Polytech A/S拉斯姆斯·康·约翰森：前缘腐蚀的真实案例计算及DNV验证

2023年10月16日-19日，2023北京国际风能大会暨展览会（CWP2023）在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一，这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会，再次登陆北京，聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题，将历时四天，包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见APP全程直播本次大会。

在10月17日上午举办的海上风电工程装备论坛I上，Polytech A/S材料研发总监拉斯姆斯·康·约翰森发表了题为《前缘腐蚀的真实案例计算及DNV验证》的主题演讲。

以下为发言全文：

我想感谢主办方邀请我参加今年的中国国际风能展。我叫拉斯姆斯，我是Polytech的材料和LAP主管，今天我会介绍前缘腐蚀的真实案例计算以及DNV的验证。我们公司是一家丹麦的公司，我们是在1994年成立的，我们大概有500名员工，我们的总部是在丹麦，在丹麦有测试中心，在中国也有生产和销售中心，美国和墨西哥也有生产和销售中心，我们的生产零件已经安装全球超过50%的叶片当中，同时我们也非常认真对待可持续发展，同时我们还有可持续发展的目标，我们所有的产品都可以回收利用。

同时，我们也是风电行业第一个满足联合国可持续发展目标的，获得认证的公司。除此之外，我们也做材料的测试，所以我们有两个测试中心，第一个就是材料和雷击测试中心，我们可以做材料和雷击的测试。我们其实是希望能够加强风机耐久性和生产力，所以我们有防雷的系统前缘防护，叶片检测和优化，运输设施解决方案、深海方案和叶片复建，今天我会给大家介绍一下我们的前缘防护，这个前缘防护系统叫ELLE。

我继续介绍在真实世界中如何预测腐蚀，这里使用的模型是联合开发的模型，它是我们为来自全球的公司合作制定前缘腐蚀的寿命估算。所以，我们能够确保我们都是用的统一的标准。这个工作是由DNV协调和管理的，我们的所有的测试也是在DNV-RP-0573记录下进行。我们有两种测试办法，首先就是去做寿命预测，我们要做雨蚀测试，我们做了很多的雨蚀测试。有不同的规格，我们还做材料的密度测试，还有音速测试，同时我们还做模型的计算。最后我会给大家做详细的介绍。

除此之外，我们除了推荐做法之外，我们还会去评估疲劳的玻璃的测试和疲劳的测试，同时我们也会使用雨蚀测试，并且来判断在不同的规格下的损失，我们也会用疲劳测试来测试叶片的曲折。我们是做23度到负30度的测试，同时我们还做玻璃测试，来确保我们的叶片会保留住。我们的项目都是得到了推荐做法的认证。

我们还设计了胶带粘接的玻璃测试，这是我们设计的玻璃测试，我们希望能够测试出这个胶带粘接视效的状态。那么在这种情况下，我们可以控制我们的胶带粘接。我们根据ISO12944-9进行测试，我们会曝光72小时，并且进行中性盐雾的试验，同时还有一天低温零下20度测试，这样循环需要一周时间，我们在8周之后做另一轮，做16周和25周的测试，确保所有的这个叶片都具有持久性。

我们做另外一个非常重要的测试就是雨蚀测试。这里我们的测试规格，它的这个转速是100米/秒到160米/秒，然后我们来评估首次可见的损伤，所以这个时候我们会计算装机的测试，同时也会了解到速度和试样上的破坏位置。基于此，我们可以计算出速度与冲击速度的VN曲线。

我们在进行雨蚀测试的时候，我们会针对不同的样本，包括初始的样本，以及在使用之后的16周以及25周都会进行雨蚀测试。现在已经建立起了VN的曲线，我们也会进行雨滴的尺寸，大概是两毫米，我们也有旋转的速度，从100增加到160米每秒，同时我们也会关注它的视效模式，指的就是我们初次腐蚀的结束。我们之后也会有一些突破，我们主要是关注它表面的初蚀，我们也测试了2000多个小时的真实测试时间。

我们之后也采取了非常保守的建模模式计算特征VN曲线，我们也会用此进行最小寿命预测。我们也用相应的数据来，包括使用Spinger模型计算腐蚀强度，这个模型是在1970年开发的模型，我们也会去使用输入的这个变量来包括它其中的这个年降雨量平均风速以及其他的声速密度以及厚度等等变量进行输入。之后我们来进行寿命的预测，来计算相应的风机它的防护的寿命。除此之外，我们也会考虑到这个年降雨量的数值，年降雨量的数据来自于NASA，我们有全球的降雨量数据测绘，我们也会来自于DTU平均风速的数据，我们也需要叶尖速度比这些数据，这些都是我们输入变量的一部分，包括叶尖速度、叶片长度等等这些都是我们所需要的变量。

我们在使用这些模型的时候，我们也有例子和大家分享，第一个实例，在风机设计阶段，尤其是我们制造商进行风机制造的时候，他们就能够去测算说它的这个腐蚀到底有多快，或者说增加叶尖速度如何影响到腐蚀的进度。第二个案例在风场设计阶段，我们也能够去计算现场的环境，会如何影响整体的腐蚀。最后一个案例是在叶片服务阶段，我们需要关注的是每个叶片上有多少米需要维修，还有需要什么样的前缘防护的方案。

在第一个案例当中，我们所关注的就是叶尖速度和腐蚀进度，他们之间的一个相关度，在我们第一个场景当中，我们有这样的一个风机，我们增加10%，增加这个风机的风轮的尺寸，增加10%，但是不改变旋转速度，这样的情况当中，我们就需要把前缘防护增加23%，我们也会看到叶尖前缘防护它的失效时间会提前20%，在第二个场景当中，我们不改变风轮的尺寸，但是我们会把这个旋转的速度增加10%，在这里我们只需要把前缘防护增加11%，但是我们也看到，它的腐蚀会提前20%出现。

在第二个案例跟大家分享的就是说整体的位置和环境它对于腐蚀的影响，就是说我们会把这个风机放在不同的环境当中，不同的环境对于腐蚀的进度也会有影响，我们也可以看到在中国两个不同的位置，一个是在广东，另外一个是在江苏，我不知道发音对不对。比如说我们在江苏，我们每年它的降雨量大概是1331毫米，这里我们使用的是传统的防护漆进行前缘防护，我们看到腐蚀大概是11个月，但是如果我们使用的是ELLE，我们看到初次的失效大概是19年。第二个例子是在广东省，在广东降雨量更多，大概每年是1758毫米，我们也看到这个风速大概是7.6米每秒，在这里我们从传统防护期，大概是8个月就会开始有初次的腐蚀，但是如果增加了ELLE，一般是在15年才会进行初次的腐蚀。

最后一个案例，它是一个现场的实例，当然是来自丹麦的样本和例子。我们有一个老的机组，大概是52米这样的一个叶片，然后是65米/秒的速度运行了14年，我们使用的模型来进行计算，在这里我们就有这个计算的期遇，我们看到它的相应的一些特征，我们计算了3年，然后也进行了一些预测，我们发现了这个腐蚀长度大概是在3米，我们进行认证也是通过这个模型进行认证，也可以看到地如果是25年或者是在整个运行的周期当中，它总体的ELLE大概是达到了8米，所以我们就推进它的这个保护长度大概是6米，这样我们就不需要进行风机的维修。

最后总结一下今天的演讲，其实腐蚀的开始和它的发展是和风机的设计以及环境的因素息息相关的，这是第一点。同时腐蚀的计算器可以预测腐蚀，并且计算出前缘防护的长度。同时我们也可以进行风机设计和运行环境的改变如何影响腐蚀的量化的计算，我们也知道，我们的模型需要包括一个全球降雨图和风速图有一个更准确的测绘，这样我们能够计算出具体地点它的腐蚀情况。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）