艾尔姆风能前期开发总监徐岚:如何确保叶片性能

能见App 2023年10月18日 2806

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。

10月18日上午,艾尔姆风能前期开发总监徐岚在风电产业技术创新论坛I上发表题为《如何确保叶片性能》的主题演讲。

以下为发言全文:

我今天演讲的题目是《如何确保叶片性能》。

现在的叶片越来越长,更新迭代的速度特别快,每半年就可以看到新的产品发布,一年后就会发现新的产品装到现场去了。这么快的迭代下,有很多测试变得特别重要,因为这么短的迭代速度,如何保证新开发的产品,仍然能够具备比较好的表现?

艾尔姆是设计和生产的公司,全球有12家工厂,也有超过1万名的员工。从70年代进入到叶片行业生产至今差不多50年,生产的叶片超过26万个,去年总共生产8700多个。

这是全球艾尔姆工厂,以及艾尔姆研究技术中心所在的位置。工厂在欧洲波兰、土耳其、西班牙、美国、加拿大、法国、中国、印度,所以艾尔姆的足迹可以说遍布全球,几乎在中国的市场上都有自己的工厂。

艾尔姆同时还有6个测试中心,在丹麦、荷兰、印度、美国,测试包括从材料等级的测试到部件测试,以及子系统的测试,包括有模拟的机舱,可以把叶片装上去进行疲劳的测试,都是可以进行的。所以整个测试涵盖从材料一直到产品,新的产品开发速度这么快,如果想保证这个产品在研发过程当中的可靠性,必须要通过先进的测试进行保证。这里有展示艾尔姆通常有哪些测试可以做,还有专门的测试工厂。

接下来介绍艾尔姆风洞和通过可视化流体分离,帮助提升叶片捕捉风能的效率。

首先给大家介绍一下风洞,艾尔姆是世界上第一个低速的风洞,具有超过18年测试的经验,测试超过400次异型和截面的测试,同时具有超过20-30年有经验的工程师,可以帮助客户进行异型设计,帮助客户做测试矩阵,通过这种方式能够捕捉到需要的工况和数据。

目前,艾尔姆的低风速测试风洞是对外进行商业运营。在行业当中任何一个公司,如果你有这方面的需求都可以联系艾尔姆团队,在当中进行测试。测试的过程当中,肯定涉及到异型的设计生产,艾尔姆也可以提供相应的服务,同时帮助做测试用力的规划,捕捉我们需要的数据。大家在提供叶片中的涡流发生器、降噪替代都可以在艾尔姆进行生产,贴在测试的异型上,在风动当中吹获取相应的数据。里面有非常完善的系统,可以在线监测测试的状况。

同时可以做流程可视化,当风流过叶片表面的时候,表面异型是不是能够确保风是贴在表面上进行流动而不是进行分离的?一旦流动状态进行分离,获取的能量就会降低。最常用的是羊毛线测试方法,还有通过颜色观察变化,也可以看得到表面流场大概是什么样的情况。

第二部分是关于流程可视化,用羊毛线的方法怎么样能够实现是不是流动分离?当时发现我设计的时候挺好的,但是运行的话不是那么回事。但你又无法看到,风吹过叶片的时候,眼睛是无法捕捉的,必须要通过一定的手段,把风流过叶片的情况给展示出来,羊毛线法本身就是在业内非常通用,可以展示气流流过叶片表面的情况。  

通常气体的流动如果贴在叶片的表面性能会比较好,一旦发生分离也会产生非常坏的后果,比如说发电量下降,以及在某一种情况下还会导致载荷增加,当发生分离后会形成涡流,反过来会对叶片产生额外的振动,振动也会产生额外的载荷,有可能当时测试的时候说是20年,但在现场可以发现原来没有预测到的损伤。 

噪音也会增加,当你流动脱离表面的时候,它会产生额外的噪音,也会导致你的噪音增加。如果能够减少流动的分离,就能够提高发电性能。从右边可以看出,绿色代表设计功率曲线,展现在叶片上只是在尾源部分稍微发生一点流动分离,蓝色是实际的表现,从功率曲线上来讲在爬坡段明显低于绿色的曲线。表现在线上,本来不应该发生气流分离的地方,它发生了分离,在黄色标记的区域发生分离,这就是导致最后发电量不能够达到预期设计的根本原因。

这一块是羊毛先分析法,不但是用在风能方面,以及大家设计车外形怎么样减少蒙阻。羊毛线通常是用轻质的材料,一端联结在叶片上,另外一端自由的进行悬垂,当风和气流吹过叶片表面的时候,如果能够紧贴叶片的表面,没有发生紊乱的情况下,说明气体流动的时候契合在上面进行流动。

如果发现随机摆动的其他方向,说明在这个位置发生分流,这一块地区是大家特别注意的,如果发生分流的地方是本来不应该发生的,说明这个地方有问题,叶片已经生产好了,后续只能加装涡流发生器,通过设计涡流发生器的位置,把原来分离的地方不再发生分离,从而提高发电量。 

这是艾尔姆提供的解决方案,可以提供羊毛线安装在上面,通过现场高速摄像机拍照片,再通过艾尔姆自有的软件对拍摄的图像进行整合分析,最后识别出在什么地方气流发生分离。  

在这种情况下,艾尔姆可以通过仿真进行对比,进行进一步的评估。如果性能不达标,艾尔姆也有涡流发生器,也可以提供给行业需求的客户,帮助气流发生分离的位置布置涡流发生器,从而提升性能表现。  

这就是我今天分享的内容,谢谢大家。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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