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WINDnovation Engineering Solutions經理Phillip Zastrow:《流動侵蝕試驗設施中混合侵蝕試驗情景中顆粒和水滴侵蝕的現場具體影響建模》

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-04-13   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:1375
核心提示:2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題二:精雕細琢 巧奪天工——“智能設計、智慧制造”中,WINDnovation Engineering Solutions經理Phillip Zastrow先生發表了題目為《流動侵蝕試驗設施中混合侵蝕試驗情景中顆粒和水滴侵蝕的現場具體影響建模》的精彩演講。
   2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題二:精雕細琢 巧奪天工——“智能設計、智慧制造”中,WINDnovation Engineering Solutions經理Phillip Zastrow先生發表了題目為《流動侵蝕試驗設施中混合侵蝕試驗情景中顆粒和水滴侵蝕的現場具體影響建模》的精彩演講。
 
  以下為演講實錄:


 
  我演講的題目是關于流動侵蝕試驗設施中混合侵蝕試驗情景中顆粒和水滴侵蝕的現場具體影響建模。這是我今天演講的一個大綱,主要是介紹關于轉子葉片前緣腐蝕,包括顆粒物與雨滴腐蝕的問題。包括雨滴造成的金屬腐蝕,以及怎么樣在現場進行一個特定的侵蝕載荷的評估,怎么樣確定腐蝕載荷的情況,以及是下面我會討論通過試驗來測試抗腐蝕性,最后會介紹一下測試的益處和展望。
 
  我們的公司是一家進行知識轉讓、技術轉讓、評估研發和咨詢的公司,我們也進行研發方面的工作。風輪轉子受到環境的影響,可能在運行不長的時間之后,就會造成葉片前緣損傷。這張圖片顯示的是夜間速度過高,會造成的一個嚴重的腐蝕和損傷,特別是在夜間的區域,是個關鍵的區域,很容易受到顆粒物和雨滴的侵蝕。有些現場的觀察和經驗,可以看到在中間的圖片,是一個正在進行中的損傷。如果你完全不在乎你的轉子,最終轉子葉片會受到嚴重前緣的損傷。還有其他問題產生的后果是什么?很明確從空氣動力學角度來說,我們會造成一些阻力系數的增加,最后造成性能的下降,造成傳輸電發電性能的下降,意味著資金的損失,還包括了水分會進入到內部,會損壞葉片的支撐結構,最后質量會發生損失。葉片進水之后,會造成失衡。最終進行維修的時候,維修成本會增加,與此相對應的就是運營成本會減少。
 
  我們公司進行了一些研究,發現對于轉子葉片損傷過程知之甚少,當前的材料也不適合風機,當前材料還沒有經過優化,僅僅測試過雨滴或者顆粒物的測試,需要把這兩者結合測試才行。另外一個問題就是,我們進行測試的場景,并不一定滿足風機標準需求,這是我們進行研究的動機。我們需要進行一個結合的測試,必須要把雨滴測試和顆粒測試聯合,進行更真實的測試場景。
 
  我們談一下腐蝕類型,雨滴和顆粒的侵蝕,包括顆粒物的種類造成的損傷,暴露時間的長短,材料的損失。這是一個例子,展示了雨滴或者顆粒物對于葉片造成的損傷。與此同時,談到腐蝕率會有一些計算,有很多的研究文獻,有很多的論文是關于這方面。這個計算的過程中,首先是顆粒物的直徑,要考慮相對沖擊的速度,右手邊是三種不同的沖擊速度的類型,取決于迎角的增加,會造成相應沖擊速度的變化。迎角較小就會在材料上形成凹槽,小顆粒會在材料上形成凹槽,如果迎角度更大,小顆粒會造成更深層次的材料疲勞。一開始的時候可能看不到很明顯,后來會快速的進展,角度的變化會造成材料疲勞的進一步加深,這是進行風動測試的結果,沖角對于風沙侵蝕的影響,包括橫向的涉流產生,移動速度,會發生臨界剪切的應變。
 
  顆粒的侵蝕和雨滴的侵蝕結合起來,共同的應對是非常關鍵的。我們有一個組合的侵蝕力學的假設,首先必須要了解額定的風速對于機來說,是什么樣的一個情況?差不多是在60%—100%之間,風機是2.5兆瓦的風機。細粉塵在微粒光譜中很大,高度達到了10米,得出的結論,造成的損傷更多的是由大型顆粒,比如說十微米或者更大的顆粒造成的損傷是更嚴重的。雨滴的速度也需要考量,雨滴的速度取決于雨滴的大小,隨著是小于10米每秒的,這也是水滴大小和降雨強度的關系。然后應該考慮相對速度在絕大多數情況下,是受到夜間速度的影響,這也是一個因素。
 
  我們怎么創造一個測試場景?首先會分配不同類的雨滴到風機位置上,將不同的顆粒尺寸和顆粒形狀進行一個分配,最后對雨滴實驗和顆粒實驗方案進行組合,這是一個降雨等級的測試,時間是五年測試的時間是4.5小時,我給大家描述一下這個測試設備自身,單個轉子葉片是抗侵蝕性的一個驗證,是400乘200,在經濟上和生態上都是友好的,安全理念是非常先進的,有一個標準容器,有實驗臺和工作站。包括垂直旋轉軸、可變轉數、雨滴或者顆粒侵蝕的變量。與此同時,也可以進行一個延時系列高達8760,以及葉片尖最大轉速。
 
  我們的步驟如何?第一步可以提供標準化一對試樣樣品,能夠滿足技術和空氣動力學要求,以承受試驗中產生的載荷,用單獨的材料涂層是由我方提供的。在實驗臺上對試樣進行雨滴和顆粒物的抗侵蝕試驗。對不同的風場進行實際測試。然后進行評估和文檔記錄,測試之后提供一個非常詳細的文檔和測試結果評估,隨后獲得一個非常好的測試結果。
 
  這是對試驗箱壓痕和毛坯的選擇,為什么要選擇靈活的一種移動型測試設施,可以允許進行個性化的測試,可以進行測試的優化。可以進行標準測試的方法,可以進行一個不同涂層的分析和對比,而且他可以進行單獨的測試,可以進行一個優化位置的實驗。而且我們還可以考慮不同的結果的多種用途,涂層的直接對比,當然了可以依賴不同的侵蝕的實驗報告,通過侵蝕的報告來選擇你覺得最好的應用。
 
  可能應用的范圍,在規劃的階段,就已經進行一些原形的設計工作,測試過程中,你可以找到最好的解決方案和最好的一個涂料的應用。而且可以在任何地點進行,我們測試設備裝在集裝箱里面可以運到任何你想要測試的地方。最終可以通過測試減少損失,降低維護成本。這是一個移動智能的侵蝕實驗的系統,是和大學共同研發的,你們有任何問題都可以在會后和我們交流。
 
  (發言由現場速記整理,未經本人審閱)
 
 

 
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