SSP Technology A/S Mr. Lennart Kuhlmeier/葉片設(shè)計(jì)總監(jiān)
大家早上好！今天我先來簡單也少一下SSP技術(shù)，看一下葉片，葉輪的發(fā)展技術(shù)，還有葉根連接的要求，之后介紹一下SSPNXT的解決方案，這個是低成本的解決方案，這個方案也是設(shè)計(jì)了一些相關(guān)的案例，包括是在不同的風(fēng)機(jī)兆瓦平臺上的葉根設(shè)計(jì)，那么SSP提供葉片技術(shù)的各個方面的一些產(chǎn)品和設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)一直到全面的膠壓式的工程，我們都有相關(guān)的服務(wù)提供。
我們現(xiàn)在看到葉片的發(fā)展趨勢是一個大型化的發(fā)展，那么現(xiàn)在葉片的設(shè)計(jì)在低風(fēng)區(qū)的訴求也越來越強(qiáng)烈，特別是在中國低風(fēng)區(qū)的市場需求，我們現(xiàn)在看一下中國市場上新的葉輪葉片產(chǎn)品，主要是從兩兆瓦，還有2.5兆瓦這樣一些平臺上的產(chǎn)品。今天我在這里是想介紹一下SSP葉片系列產(chǎn)品當(dāng)中，我用黃色的圈表示出來，這個是我們針對低風(fēng)區(qū)所設(shè)計(jì)的葉片形式。
那么主要針對2到2.5MW的風(fēng)區(qū)，也是針對低風(fēng)區(qū)，在這樣的情況下，葉輪的直徑更加大。我們對于2到2.5MW的機(jī)型也是可以保持一致的BCD。
那么，對于低風(fēng)區(qū)來說，意味著更長的葉片，同時葉根也需要承受更強(qiáng)的載荷，由于葉片大型化的趨勢，它的重量可能也會增加，所以要求螺栓疲勞載荷性能更加好，而且由于葉輪直徑的增加，我們可能需要考慮到極限載荷的增加。同時，由于需要制訂BCD的要求，螺栓的強(qiáng)度也會增加，包括疲勞壽命，在SSP開發(fā)了NXT解決方案。
這樣一個解決方案是一個低成本，高強(qiáng)度的解決方案。那么在我們的右上角表上，我們可以看到通過我們的解決方案，對于比如說5MW海上風(fēng)機(jī)，使用我們的解決方案重量可以減少2346公斤，所以在未來這樣一個解決方案是非常具有競爭性，除了剛剛提到重量的減少，還可以在成本上非常高的節(jié)約。
這個就是我們的SSP解決方案的概念設(shè)計(jì)構(gòu)造圖，我們可以看到圖上的構(gòu)造，頂層是一個層壓，之后有一個鋼結(jié)構(gòu)插入，然后有墊片，倒數(shù)是第二個是新材料，最后是新材料的層壓。NXT螺栓解決方案主要有三個主要的部分，來達(dá)到我們的低重量，低成本，高強(qiáng)度的要求。那么，我們可以看到有這樣一個壓縮的部分是在靠左邊，在中間的部分是螺紋部分，螺紋部分疲勞強(qiáng)度非常重要，靜態(tài)的強(qiáng)度也很重要。所以在這里會選用高強(qiáng)度的鋼，那么我們希望可以把有限的成本用在會產(chǎn)生附加價值的地方。
在右邊是前端部分，我們現(xiàn)在所關(guān)注的風(fēng)機(jī)，想采用我們的ST解決方案的風(fēng)機(jī)，主要是針對低風(fēng)區(qū)風(fēng)速所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)，從2MW平臺到5MW平臺，主要的產(chǎn)品是就是2MW到2.5MW風(fēng)機(jī)。
這個照片是分析背景，我們主要關(guān)注在低風(fēng)速的風(fēng)機(jī)，對螺栓應(yīng)力進(jìn)行最大的分析，包括三維有限元分析，我們也是根據(jù)GL認(rèn)證，對材料安全系數(shù)進(jìn)行了分析。這個是對稱三維有限元的模型，包括葉片軸成和界面接觸情況。
我們的螺栓載荷可以看到四個載荷工況，我們的設(shè)計(jì)載荷并不是一個全載荷的工況，而是一個減少的載荷情況。那么， 正常運(yùn)行下的疲勞分析，還有包括極限載荷的分析，所以在第一個部分列出了不同設(shè)計(jì)載荷的工況，那么對于風(fēng)速的情況針對IE43等等。我們這張圖關(guān)于螺栓連接分離安全邊際，第一張圖左邊針對2MW，59米風(fēng)輪直徑，中間是2.5MW59.8米的直徑，右邊是3MW59.8米的直徑，使用我們的方案可以達(dá)到低的邊際。螺栓的數(shù)量有輕微的上升，2MW需要80個螺栓，3MW需要88個螺栓，所以螺栓的數(shù)量有一個輕微的上升，并不是非常大的增加。
那么，如果看一下低風(fēng)速3MW的分析，疲勞載荷非常大，我們在這個情況下，所需要的螺栓數(shù)量達(dá)到了124個，在這個時候需要把螺栓從M36轉(zhuǎn)變?yōu)镸30，所以你有兩種選擇，要么增加BCD，要么增加螺栓的數(shù)量，所以這些東西希望向大家展示2.3BCD，它比較極限的情況。到3MW的平臺的時候，對于低風(fēng)速風(fēng)區(qū)可能達(dá)到了疲勞載荷的極限的情況，那么對于低風(fēng)速的風(fēng)區(qū)，如果是5MW可以看到螺栓的數(shù)量，達(dá)到了132。它的疲勞邊際也是有了一定的增加，大概增加了10%。
那么，根據(jù)以上的比較，對于2MW，3MW，2.5MW同樣葉輪直徑，螺栓數(shù)量是有輕微的增加，但是到了3MW66IEC IV要改到M30的螺栓，同時螺栓的數(shù)量也有一定的增加。
如果是5MW的平臺上，又可以設(shè)計(jì)4200的BCD，并且需要足夠的螺栓數(shù)量，現(xiàn)在的趨勢是葉片長度更加增加，風(fēng)長有更大直徑的風(fēng)輪，以及可以適應(yīng)風(fēng)速。所以要增加質(zhì)量，并且同樣BCD增加負(fù)荷。
同樣的BCD螺栓是增加，整體來說等轉(zhuǎn)子大小也是意味著等螺栓的密度，這就是我們的解決方案。所以說螺栓疲勞強(qiáng)度的儲備對未來的葉根設(shè)計(jì)是一個驅(qū)動力，2.5到3MW，T型螺栓會受到挑戰(zhàn)。因?yàn)檫@樣會會更加BCD2300的性能，也就是說，我們可以更長時間使用BCD2300在2.5MW平臺上，我們需要進(jìn)一步增加葉根連接成本，比如說在低風(fēng)速區(qū)域增加小的螺栓，這樣才能增加疲勞安全邊際，也就是說這樣對于葉根成本來說會大幅增加，如果BCD2500，這個是適用于2.5MW以上的風(fēng)場，現(xiàn)在可以使用一些碳纖維的葉片部，這樣有助于降低葉根的疲勞載荷，使用更長的葉片。
這就是我今天的介紹，謝謝各位的聆聽！
