CWPC2018技术工艺创新：东方电气（天津）风电叶片工程有限公司技术中心主任江一杭——《如何打造最放心风电叶片》

 

　　东方电气（天津）风电叶片工程有限公司技术中心主任江一杭在技术工艺创新专场做了题为《如何打造最放心风电叶片》的演讲。以下为演讲内容实录：
 

　　一、公司介绍

 

　　东方电气（天津）风电叶片工程有限公司坐落于渤海之馆天津经济技术开发区汉沽现代产业区，是中国东方电气集团有限公司下属公司，2007年总投资5亿元，目前已经有多套风电叶片在全国运行。经过十余年的发展，我们公司有多种产品系列，8MW的叶片正在研究，叶片涵盖之中类型。

 

　　去年4月份我们推出了2MW-127的超低风速运行叶片，取得了很好的业绩。今年我们推出了2.0XMW131和3.XMW-128叶片。我们秉持“技术创新，质量立企，持续改进，顾客满意”，我们实验室也通过了国家级的CNAS实验室检测，为客户打造最放心的品质。

 

　　我们公司除了为自己的产品进行运行中的产品打造之外，为其他的风电场业主、整机厂、叶片厂进行服务，拓展中我们还进行叶片的加长改造，目前已经通过了第三方的测试验证和叶片的替换服务。我们还提供70叶片，这是已经淘汰的产品，但为了解决风场的难题，我们也保留了这样的大规模的能力，是目前国内唯一保留70叶片批量生产的企业。

 

　　在企业方面我们坚持“追求卓越，崇尚质量”，我们公司总经理提出了“做最放心的叶片”。

 

　　二、做最放心的风电叶片

 

　　1、行业典型质量问题警示。首先介绍行业里典型的问题警示，这些事件都是出现在公开的渠道，所以没有针对性。

 

　　典型案例1：叶片断裂事故。经过分析，主梁的铺层有设计与制造问题，导致主梁褶皱，导致批量断裂。

 

　　典型案例2：叶片运行中后缘开裂，通过检查，叶片后缘已经开始透光，产生了明显的裂缝，这也是制造问题。原因是后面粘接的时候缺胶。

 

　　典型案例3：叶片螺栓断裂。风机在运行中，螺栓在同一个位置进行断裂，更换的螺栓每隔三个月又会断裂，螺栓在现场进行了分析，问题主要是出在叶片的法兰。法兰平面度符合要求，但厚度不均匀，两个面不平衡，导致法兰和螺栓贴合上有问题，有间隙，有间隙的区域。

 

　　典型案例4：非专业修复问题。通过断裂叶片检查分析，发现叶片断裂位置附近有明显的非专业修复痕迹，上面的黄颜色就是修复的时候使用的原子灰，这不是正常叶片修复使用的材料。我们发现修复只是修复了外观，并没有对结构进行还原。这就是非专业修复导致叶片运行中发生开裂，并且扩展，最终导致叶片断裂。这就是运输过程中缺乏监管。

 

　　典型案例5：叶片内部残胶过多。（PPT图示）这些都是2016年的案例，运行中叶片因为有杂志，导致流到主机当中，主机烧毁，幸好没有引起了太大的事故。

 

　　这充分说明风电叶片设计、材料、制造、吊装、运输、维护都会产生重大的问题。企业经济损失叶片制造费用、运输费、吊装费用、安装费用、修路费都，如果出现在国外，有可能断一支叶片的损失上千万。对业主有发电量的损失，因为叶片断裂肯定要停机，叶片断裂也是属于安全事故，对叶片安全考核也有一定影响。在社会影响上，如果叶片断裂造成了人身的伤亡，这就是重大的问题。

 

　　2、最放心的风电叶片的诠释。我们要做到用户放心，对自己放心，运行放心，出厂新，我们要以人为本，质量安全，打造最放心的叶片。

 

　　三、关于如何打造最放心叶片的探讨

 

　　（一）叶片设计。我们从设计标准、风机参数、风力等级、目标长度、发电能效然后到气动设计、结构校核、载荷计算、结构设计，然后是结构的确认。

 

　　关于设计过程，昨天有专业的报告，这里就不多说了。关于叶片设计的参数一定要和材料的实际性能符合，这个BP是经过多方验证的数据，不能因为减轻叶片的重量，盲目的取消参数。

 

　　其次，要符合载荷计算的工况一定要和实际实际工况，可以通过样机的运行载荷测试验证。

 

　　设计的验证与确认主要是通过是实验验证，传统的是静力试验、疲劳试验和疲劳后的净力试验，还有切片分析、破坏试验、雷击试验，通过破坏试验还可以反过来修正设计。设计确认方面，主要是通过产品实际的运行最终对设计做确认，目前主要是样机在风场检测涉及的运行功率、效率和稳定性，最终产品要通过型式认证。

 

　　（二）原材料质量控制。首先介绍原材料的选型。原材料的原则就是要使用经过长期验证过的成熟材料，其次是严格按照《原材料开发流程》，审核材料的基本参数，要对实验室进行评估，同时开展第三方评估。评估实验室通过之后开展认证，如果有重大材料的替换还要进行型式实验。这主要是现场验证料的工艺性能，然后是中批量的试用，也是验证中批量验证。最后是大批量试用，主要是验证材料的稳定性，所有程序走完之后，材料厂家才能纳入合格供方。一旦纳入合格供方，就要和厂家建立长期的合作关系。

 

　　原材料的检验关口也非常重要，主要是原材料进场的时候要提供材料报告，检测内容应该和叶片厂商量好。验证复能是定期，材料还要送第三方进行关键指标测试，关键竹材每批次要保留随件样，便于后期检测。还要通过CNAS的认可包括结果的测试。

 

　　典型问题重点防范，包括纤维、芯材、数，纤维最典型危害最大的纱线或者期，我们用的纤维布是及纤维布的生产开始。芯材方面主要是Balsa的朽木，非常容易导致灌注纤维的发白和分层。还有油漆，油漆、腻子的问题。

 

　　为什么出现这样的情况？主要是供应商质量管理不规范，也可能是上游原材料不够稳定，工厂检验把控不严，甚至材料的配方进行了调整。这里要提一下，原材料厂家如果改变材料的配方，一定要和叶片厂沟通，不能私下改配方让叶片厂直接使用这个问题。现在成本很大，不是说不能修改配方，但如果修改要和叶片厂保持良好的沟通，确保没有问题之后才能使用。

 

　　（三）制造与检验环节。首先说一下叶片质量关系的过程特点。它是过程决定质量的工序，这是劳动密集型，人员技能很重要。还有24小时不间断作业，质量管理必须要跟上。检验点非常多，以116叶片为例有223个关键控制点和93个过程控制点。

 

　　我们简单罗列了叶片质量管理措施，要以标准化的生产过程作业，项目化管理，关键工序要制定专门的管控办法，自检和专检双重进行，项目质量管理档案，检验过程要有影像记录。必要的先进设备也必须采购，包括激光跟踪仪、激光扫平仪、无损探伤设备、遥控视频车、差热分析仪等等。

 

　　因为叶片制造控制点非常多，我就举几个非常关键的质量控制要点和大家探讨：

 

　　第一个环节，褶皱。单项纤维的褶皱，昨天有专门的报告介绍褶皱控制。褶皱产生的原因有四个：

 

　　（1）纤维织物的张力不均，如果是单项纤维，就容易造成左边力度大右边力度小，就造成褶皱。（2）员工操作问题。（3）固化温度控制。如果温度过高，固化过程中容易产生褶皱。（4）树脂问题。实验中用一种树脂，同样的条件下，灌注怎么灌都好，但换一种材料怎么灌都不好。

 

　　第二个环节，控制手段。（1）确保纤维部满足要求；（2）通过模具优化，大幅度降低褶皱产生的概率。

 

　　二是合膜粘接。关键位置的粘接失效使叶片快速失稳。主要问题是操作盲斩缺胶，粘接面问题，合膜环境因素，模具因素。粘接面可以直接用抹布清理，还有环境的控制，主要要进行岩盐，除了人进入内部的区域，一定要进行仔细的检查，对人无法进入的区域，要用遥控的视频机器人或者视频小车。目前最可靠的方式目前也是验证最可行的方式就是无损探伤，目前我们的出厂叶片100%的叶片探伤。

 

　　三是加固化。固化不充分导致材料强度大幅度降低。主要问题是材料混合，加热温度和时间不够，我们怎么保证呢？首先混胶机每天都要检查，只有每天进行双组份比例检查，才能进行混胶机的可靠。还有叶片固化最薄弱的环节是在上面取样才能确定固化的程度。

 

　　四是防雷系统。目前，大家一般认为雷击是一种自然灾害。但是在防雷系统设计有效的前提下，如果能注意制造过程中的一些细节，实际上可以大幅度减少叶片被雷击之后的损失概率。如果做得好可以保证叶片不损伤，我认为要注意一下细节。

 

　　第一个是注意尖角，首先是确保外露部件的特殊处理；二是金属件外路部分绝缘化；三是做铺层粘接的时候要尽量避免毛刺、粘接的其孔；四是引先线设置合理，有的厂家腹板是用铆钉固定的，但我们遇到主梁叶片雷击之后进行解剖检查，发现雷击的位置正好有铆钉；五是防组建连接一定要注意紧固件的加固。

 

　　第三个环节，法兰装配。法兰装配不当容易造成螺栓疲劳断裂。法兰装配要检验，还有同轴度的问题，有的叶片螺栓是预埋，螺栓套着轴线和法兰的轴线是否在一条线，这叫同轴度也要用专业的仪器进行检查。还有螺栓孔定位的问题，有的厂家是先装螺栓再装法兰，装完之后法兰的孔一定要和落孔对齐，否则的话这也是非常困难的事情，必须把细节问题做好。

 

　　第四个环节，运输问题，2014年开始运输问题越来越多，主要是2013年之后山区的项目增多，叶片长度也不断的增强，导致运输事故频发。主要是运输过程中容易造成刮蹭、撞击、翻车、滑落的问题，主要是运输过程中吊叶片不规范，还有二次转运损伤，还有就是运输过程中的问题没有报告给叶片厂家，而是运输单位进行了非专业的修复，对叶片运行是非常大的隐患。

 

　　不管是叶片厂区交货还是工厂交货，有的认为叶片是厂区交货，运输过程不归叶片厂管。实际上要做质量管控，必须是运输过程的管控。要明确要求，与承运单位书面确认，每个环节要自检、专检，检查过程中还要视频拍录。我们右边有个流程图，主要是叶片从出厂一直到机位的存放，一共八次检验。检验之后，一定要专检人员在检查过程中还要进行拍摄，用视频摄录，建立叶片的运输档案，一直到叶片到风场交货才算完毕。运输过程中我们要求要配行车记录仪全程监控，还要用GPS定位。二次转运一定要采用工艺螺栓，因为二次用产品螺栓，很可能造成叶片过程有问题的运行。起吊客观要全部采用保护套。验收时候所有的档案必须要齐全之后，叶片才能完全交接。

 

　　第五个环节是吊装环节，这也是非常出问题的环节，溶液发生问题，包括起掉的碰撞、吊伤，甚至机位下发生意外的撞伤。力矩的时候没有按照要求，没有做好保护，导致力矩过大，螺栓超过大。吊装前一定小和吊装单位充分沟通，吊装过程中作为叶片厂也是100%的全程跟踪，吊装前要内外部的检查，安装完成之后内部检查才能确保吊装过程中没有缺陷损伤。

 

　　240前还要进行首次维护，罪囚吊装方式、掉点位置、支撑位置和溜尾全部要拍摄，便于进行调查追溯。

 

　　第六个环节，运维环节非常重要，昨天演讲已经非常全面了，右边是我们的维护项目和周期，我们也是实施定制化的服务。为了方便运维管理，我们还风场的实际情况进行了分级管理。

 

　　四、总结

 

　　目前叶片大型化对质量要求更高，任何一个细节问题都可能引发风场的质量事故。其次产品不断升级，叶片长度和功率等级不断突破历史记录，给工艺设计和质量带来了前所未有的挑战。三是多基地生产，我们叶片长在全国都有基地，面临了质量管控范围大、幅度大、专业人员不足，这样情况下外部生产基地很容易发生生产时空的。四是海上出口项目不断增加，质量细节问题更不容忽视，任何质量问题都可能造成千倍以上的损失。

 

　　所以，这样的情况下我们公司提出做最放心的风电叶片质量理念，让自己新，让用户放心，让社会放心。我们真诚希望和你们一起合作，共创价值！

 

　　（内容来自现场速记，未经本人审核）