風電葉片正在朝著大型化的方向發(fā)展，與此同時，對下一代葉片的輕量化和低成本的要求也比以往更加強烈。

　　

　　下圖展示的是隨著時間的推移，葉片質量與葉根彎矩之間的比例關系。圖中的每一個圓點代表WINDnovation設計過的一款葉片，圓點的不同顏色代表葉片的長度。從圖中可以看出，相對于葉根彎矩，葉片質量減小的趨勢非常明顯。這意味著，近來使用的葉片材料的性能越來越高，且葉片設計的安全系數(shù)也越來越接近材料的極限。

　　

　　

　　對于葉片設計工程師來說，這種趨勢意味著材料性能和設計計算的安全裕度越來越小，葉片通過全尺寸測試（靜態(tài)測試和疲勞測試）驗證也越來越重要。

　　

　　同時，葉片尺寸的增大不可避免地降低了葉片的固有頻率。因固有頻率的降低，在共振模式下進行的一百萬次（105）揮舞方向測試和二百萬次（205）擺振方向測試所需的時間也相應更長了。

　　

　　此外，針對特定風況的風機葉片基礎模型的衍生產(chǎn)品設計越來越多，而所有這些葉片都必須嚴格遵循認證規(guī)范進行單獨測試。在大多數(shù)情況下，由于測試成本較高，測試時間較長，從經(jīng)濟角度來講，對每一款葉片進行單獨測試的負擔還是較重。

　　

　　“協(xié)同測試”是當下的主要測試方法。“協(xié)同測試”即涵蓋具有不同葉片結構和不同載荷集的不同葉片的包絡。當然，這種協(xié)同測試的成本和時間優(yōu)勢也是存在不足之處的。在大多數(shù)情況下，進行協(xié)同試驗的葉片是不同葉片結構的保守組合，甚至需要對葉片進行進一步的結構修改，以使其能夠承受來自不同載荷集包絡的測試載荷。簡而言之，被測試的葉片需要加強，以用于承受組合測試載荷，因此測試用葉片的重量比實際要求要重。由于大多數(shù)此類用于確保葉片測試安全的加強重量無法從后期批產(chǎn)的系列葉片上移除，因而所有的這些葉片系列的重量會更重。

　　

　　葉片測試存在的第三個問題是，進行疲勞試驗的葉片必須配備用于頻率激勵的重型裝置（如擺錘的質量）和用于改變頻率點的單點質量，而這會改變待測葉片的特性。

　　

　　為解決上述葉片測試存在的問題，為葉片行業(yè)提供更好的解決方案，作為領先的風機葉片設計公司，WINDnovation與中國著名的葉片測試設備公司-上海中幀科技在以下幾個方面開展合作：

　　

　　1）避免因載荷引入而導致葉片局部過載

　　

　　2）避免設計“剛好”能夠承受測試荷載的超重葉片

　　

　　3）測試設備應避免將任何局部點質量直接施加在葉片上

　　

　　4） 同時進行揮舞方向測試和擺振方向測試，而非先后分別進行兩項測試

　　

　　我們目前正在開發(fā)的解決方案是僅僅使用繩索的驅動裝置，而非安裝在葉片上的擺錘式激振裝置或往復式移動質量來進行加載的方式。這套繩索驅動的裝置不僅可應用于葉片的多點激振，也可同時應用于揮舞方向和擺振方向的兩軸激振，因而被稱為“牽引式系統(tǒng)”。為此，葉片設計工程師，葉片測試工程師和葉片測試規(guī)范編制工程師之間必須開展密切合作。

　　

　　在接下來的幾個月里，牽引式疲勞加載系統(tǒng)將首先在揮舞方向和擺振方向分別使用并進行驗證，并計劃于2021年下半年進行雙軸同時測試。

　　

　　

　　

　　該系統(tǒng)已在中國獲得實用新型專利，目前正在歐洲進行專利申請。

　　

　　當前，認證機構UL（前身為DEWI-OCC）正在審核牽引式疲勞加載系統(tǒng)是否完全符合風電葉片測試指南，審核工作將在近期完成。