风电的各位同仁，中午好。我来自中复连众，中复连众是一家做叶片的企业，今天给大家分享的是叶片的测试技术的发展和应用。

　　中复连众是在2006年4月份1.5兆瓦国内树脂叶片的下线，到目前做了15年，有一些经验和思考。前面有的专家实际上也给大家分享了一些关于叶片测试方面的话题。我是从叶片制造商这个角度和大家做一个分享。

　　主要有三个部分的内容，这个图片几位专家也已经给大家展示了，叶片的试验对于叶片新产品开发、新技术的开发，它是一项非常关键的工作。从测试方面，就是我们可以分为四个层级，一个是材料的测试，材料的测试主要是针对原材料的，包括主材，包括层合板，包括芯材，这些材料主要是为我们的工艺设计提供基础数据。另外就是元件和细部的结构，子部件测试大家说的比较多的也是最近比较热门的，就是主梁、关键布局等等。另外就是全尺寸的测试，这个里面包括主要的叶片结构。前两个层级主要是体现材料的基本数据和基本性能的，是为设计提供基本数据的。子部件和全尺寸更多的是体现了结构的特性，这个结构的特性不仅包含材料的特性，也包含材料的组合，包括它的尺寸和形状对这个产品的影响。

　　这个展示的是我们目前的状况，也就是我们测试的目的。原材料测试主要是为了制定材料的基础要求，参数板的测试主要是为了设计提供基础数据，通过设计分析识别关键区域，确定需要在设计条件下用典型试件进行进一步测试和分析的元件。子部件测试是对戴表叶片设计的部件和截面进行测试，以评估特定的加载条件和失效模式。测试部件只要证明有代表性，可以是全尺寸或者局部部件。全尺寸主要是一个完整的叶片或者叶片的重要部分，通过对具有叶片设计代表性的测试，评估特定的加载条件和失效模式。如果证明是有代表性的，叶片可以是全尺寸或者是部分叶片。相对来讲对于材料这个级别的测试，它的标准规范比较齐全，对于全尺寸测试，我们很多的设计从材料的基础性能测试就跳到了叶片的全尺寸设计的。

　　叶片的全尺寸试验相对来讲有标准规范可以参考，测试技术和装备相对来讲也比较成熟，目前我们遇到的比较大的困难还是子部件、元件或者是细部结构的测试。这个里面我们的理解是缺少相应的标准规范，缺少测试的技术装备，这个技术装备我觉得不是技术问题，主要原因还是我们缺少各种规范，所以说我们对于我们的设备开发来讲也是一个比较大的障碍。总体来说，测试工作开展的还是比较少的，大部分是测试的，但是对于测试结果的运用基本上还是没有太多的运用。

　　叶片全尺寸结构试验，我觉得可以分为三个阶段，这三个阶段一个是从我们认识的角度来分的，另外一个是认识的提高也促进了我们这个技术的发展，我可以分为三个阶段。第一个阶段就是我们最早的新体，就是以取得认证证书为目的，尽可能不做或者少做，以降低成本，技术装备落后。在这种认识下，当时的装备就是非常落后的。

　　第二个阶段主要以设计验证为目的，对叶片可靠性关注比较多，通过性测试，测试得到重视，研发和固定资产投入较多。这个阶段应该说我们现在已经从第二阶段向第三阶段过渡了，但是现在我们很多厂家还是以通过测试为目的的，就是说只要这个叶片通过测试就可以了，不管测试值，就是测试值和理论值的偏差只要在范围内就可以了，不会做进一步的优化了。

　　第三个阶段就是大家现在慢慢关注的，主要是以设计优化为目的，试验结果得到更充分的应用。针对超大型叶片不断研发新的测试技术，测试结果更接近实际运行情况。就是说现在我们应该说还处在第二阶段的末期，在向第三阶段发展。

　　这边给大家简单介绍一下我们最初的叶片的测试技术，吊车加载，这个非常的原始，以前我们做的叶片的长度比较小，最初长度是37.5米，所以最早采用吊车加载，这个应该是我们叶片全尺寸结构静力试验的开端。加载方式一个是多吊车的竖直加载，因为以前的叶片比较小，加载的点位一般是两点或者三点比较多一点，一般采用两个吊车或者三个吊车进行加载。但是这种加载，因为吊车是靠人工控制的，每个点之间的加载精度是比较低的，安全性也是比较差的。

　　后来随着叶片越来越大，中复连众在大型叶片方面的发展是比较快的，2010年之前，中复连众就做了两兆瓦、三兆瓦的叶片，所以加载的要求越来越多，比如说两兆瓦的就要求到四点。中复连众当时采用了单吊车分配梁竖直的方式进行加载，但是这个里面有一个弊端，这个里面是要平衡叶片的重量，再加上加载的载荷、夹具和分配梁和配种的叠加，对吊车起重能力和高度要求很高，这个操作起来是非常困难的，而且分配梁随着叶片的变形，它就已经失衡了，加载载荷偏差比较大，很难控制在一定的载荷量内。试验的操控难度大，安全性差。这个阶段对我们来讲也是积累了很多的测试经验，也为未来我们这个测试的发展奠定了非常好的基础。

　　这个静力试验技术的飞跃，应该是在2009年4月份国内自主研发的第一个室内测向加载试验台的投入使用，这个是计算机控制的自动加载和数据采集的，当时我们设计的还是比较先进的，最初我们在做试验台的设计的时候做了很多调研，包括国外的测试技术和国内的测试技术。最终我们选择了模块化的加载方式，他是采用液压马达，这个试验效率高，安全性好。它的测向加载，它也有侧向加载的弊端，它容易受到自重的变形、预弯对空间的限制，大型叶片要求试验台中心和加载立柱高度更高。当时我们觉得做到70米长的时候就足够用了，所以当时试验台的可做的叶片长度都是70米。为什么说这个测向加载是静力试验技术的飞跃呢？就是目前国内大部分的试验台加载技术基本上都是源于最初中复连众的试验台。

　　静力试验台的技术发展就是全自动的数字加载，这个标准是2014年12月份，就是国内自主研发的第一个竖直加载试验台的投入使用，这个也是采用计算机控制自动加载和数据采集的。这个控制的策略和水平加载是比较先进的，只是说它控制的算法可能更加的进一步的细化了。这个也是采用的液压马达或者是伺服电机卷扬机加载的，可以满足大尺寸、大载荷、大柔度叶片的加载要求。它有更好的精度和安全性。这个试验台解决了一些侧向加载存在的一些局限，但是它也有一些问题，比如说叶片的安装高度比较高，对安装技术有比较高的要求，但是从目前来看，中复连众这个试验台投入了六七年的时间了，它对叶片的安装，某种程度来种可能比水平安装更好安装，因为它向上有一个倾角，叶片有一个自重，所以它有一个自动对入的作用。一般我们认为这个比较适合5兆瓦以上的叶片测试，我们现在国内很多大型叶片的测试都改成了竖直加载的方式了，因为这个很好的解决了空间的问题。

　　疲劳测试，疲劳测试就是随着风电叶片的大尺寸，验证区域较叶片尺寸的占比越来越高，现在已经接近70%的区域，之前我们基本上都采用的是单点加载的方式，但是这种加载的方式，对这个发展高度也提出了挑战。获取风电叶片的振动特性，对于精确设计疲劳测试的加载位置具有重要的理论意义和指导意义。基于振动理论的传递函数原理，将风电叶片的疲劳测试系统简化为动力学管理的方式，这个也是国内现在很多厂家所采用的方式。

　　中复连众在一年之前的做疲劳测试的时候采用的就是旋转离心式疲劳加载技术，这个技术是利用偏心质量块旋转产生与叶片固有频率接近的简谐振力加载、实现共振加载。通常采用三项异步电动机通过减速机驱动偏心质量块作圆周运动，由变频器调速控制。现在可以实现多点的单方向加载，更大的载荷和更好的载荷分布，我觉得这个是可以在段时间内应用的一个技术，就是多点的单方向的加载。这个技术结构简单，造价比较低，可靠性比较高，因为它本身就算坏了也容易维护和维修，从现在国内的情况来看，前一段时间我们做了很多的探索各种的加载的方式，但是目前使用最多的差不多基本上都是采用这种方式了。

　　另外我觉得应该是一个比较好的技术，但是国内的发展不是太好，这个里面可能也有多种因素，发展不好的话，我觉得不是这个技术本身的问题，还是我们其他方面的，我们也在找一些原因，就是往复惯性式的疲劳加载技术，它是用动力驱动质量块，在叶片加载方向做往复直线运动，利用质量块产生的惯性力，通过夹具作用在叶片上，使叶片往复振动进行疲劳加载。一般是由电液伺服系统驱动液压缸，或者伺服电机带动灌注丝杠正反旋转，实现质量块的往复直线运动。它可以实现多点的单方向加载，更大的载荷和更好的载荷分布，而且它还可以实现双方向加载。但是它的设备比较复杂，加工要求比较高，目前我们的加工水平可能还达不到，也就是它的可靠性比较差，它的丝杠也是容易损坏。所以前一段时间我们国内有的企业用了一段时间，但是后来也都停用了，但是现在也都是在解决这些问题的过程当中。当然这里还有其他的方法，我们觉得这两种方式可能是比较切实可行的，可以应用起来的。

　　另外就是我们的这个全尺寸结构试验技术的兴起，大家可以看一下，据不完全统计，现在目前国内的统计已经非常多了，我这里的统计不一定完全准确，大家可以看一下，我觉得试验台的增加也是源于大家对这个试验的认识的态度，还有我们技术的升级。这是我们第三方机构的，现在建的也是越来越多，越来越大。还有叶片制造厂、主机制造厂，这个有正在建设的，有的已经建成的，这个现在已经非常多了。在前几年要找一个试验台是非常不容易的，但是现在试验台相对来讲资源是比较多一些的，而且大家越来越重视了。

　　对于全尺寸结构试验的现状和发展方向我大概总结了一下，一个是全尺寸结构的静力试验。现在这个结构试验的台架存在两种结构形式，一个是钢结构的，一个是混凝土结构的，中复连众最早采用的都是钢结构的。但是在试验中我们发现钢结的刚性强度比较小，耐疲劳性能比较差，所以现在国内大型叶片的疲劳测试的资源还是比较紧缺的。中复连众的钢结构的试验台的结构是非常特殊的一种，相对来讲它的强度和耐疲劳性还是比较好一些的，但是未来做更大叶片的，比如说五兆瓦以上到十兆瓦，可能我们的钢结构试验台也是没有办法满足测试需要的。新设计的大部分都是混凝土解决的，但是目前也存在一个问题，因为混凝土结构的设计它是一个非标设备，所以它更多的还是更多的依赖于设计者的经验，出于安全的考虑，混凝土的试验台的尺寸越来越大，成本是成倍的增加，需要更精细的设计，这个非常明显。混凝土的试验台现在的造价越来越高，所以这个结构设计需要更精细的设计来降低造价。

　　一般来说我们要考虑到叶片的尺寸、预弯以及竖直加载的变形因素，静力试验台设计成带有倾角的结构，这个是大家的一个共识了。全尺寸结构静力试验的加载和控制技术是比较成熟的，现在我们觉得还需要进一步完善的就是空间的位移的精确测量，因为我们现在只能测一个方向的位移，实际上他是一个三维的变形，这个是有办法解决的，我们的试验台正在做改造。另外就是要根据加载方向的变化来修整加载载荷技术，这个技术也能使我们的加载载荷更加的精确。

　　疲劳试验方面的，从目前来看，就是旋转离心式疲劳加载技术，因为它的造价低、可靠性高，目前还是主要的加载方式，但是我们还是要发展的。叶片的多点单方向加载可以实现更大的加载载荷和更好的载荷分布，技术可靠性好，是目前可以实际应用的技术。2020年我们中复连众也做了一些尝试应用，这个技术还是相对比较成熟的，可以应用的。这个多点的双方相的复合加载，理论上技术可行，但是缺少相应的试验规范，短时间内还有一些困难。对于大型叶片来讲，疲劳试验更容易发现叶片设计问题，比如说呼吸效应引起的腹板粘接开裂，后缘拐角的破坏等等，这个疲劳试验更能够验证叶片的可靠性，可以为叶片可靠性提供更多的试验支撑。所以这个疲劳试验非常重要，需要越来越完善它的测试技术。

　　子部件的测试，这里我就不说太多了，我们之前很多专家也都说了，就是我们觉得有两个方面，一个是提高设计的可靠性，另外是我们希望通过子部件的测试能够降低安全系数来降本，一个是可靠性，一个是降本，主要是两个方面的目的。

　　这个从叶片厂家的这个角度来讲，就是我们觉得它还有一些难度，这个主要是考虑到一个是结构负责，缺乏对导致子部件破坏的关键因素聘雇和预测，这些方法都是缺乏的。高精度三维优先元仿真及失效判定的准确性还有待验证。测试工装所输入的载荷难以获得与叶片相同的应力变形，它的测试结果仍然需要在全尺寸测试中进行验证。缺乏相应的标准规范，试验设计是非常难的，通过和认证公司交流，我们认为存在很大的问题，因为他们没有标准规范，往往这个设计，因为这个设计认证人员的观点不同，试验设计可能有很大的差异，非常大的差异，就算是同一家认证公司，可能不同的人的想法也是不一样的，这个实际上就给我们这个试验带来了很大的困难。

　　未来的发展，就是希望要解决这些问题，这些问题解决之后子部件的测试我觉得才能够进一步的发展。一是要更好的理解子部件测试的失效机理，需要展开更多元件级的测试。二是开展更多的高精度有限元模拟，并且基于元件级测试，提高失效预测的精度。三是提升子部件测试工作的设计水平，使得子部件的受载形式和载荷水平和叶片相近。四是子部件的测试获得认证公司的认证现在比较困难，但是近期可以用于平行对比，以此优化叶片的结构。五是通过积累更多的计算和试验经验，逐渐形成试验标准和规范，使子部件测试成为一种常态试验，这个我觉得还是要先做起来，只有做起来才能够逐渐的成熟。

　　我觉得叶片的测试技术发展和中国的风电发展非常相似，它从无到有，从不足到完善，但是随着大家对这个认识的提高，它的发展速度会越来越快。特别是最近几年，我想在一两年之内，我们的子部件的测试技术应该会达到应用的水平。

　　谢谢。（内容来自现场速记，未经本人审核）