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

　　

　　下圖展示的是隨著時(shí)間的推移，葉片質(zhì)量與葉根彎矩之間的比例關(guān)系。圖中的每一個(gè)圓點(diǎn)代表WINDnovation設(shè)計(jì)過(guò)的一款葉片，圓點(diǎn)的不同顏色代表葉片的長(zhǎng)度。從圖中可以看出，相對(duì)于葉根彎矩，葉片質(zhì)量減小的趨勢(shì)非常明顯。這意味著，近來(lái)使用的葉片材料的性能越來(lái)越高，且葉片設(shè)計(jì)的安全系數(shù)也越來(lái)越接近材料的極限。

　　

　　

　　對(duì)于葉片設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，這種趨勢(shì)意味著材料性能和設(shè)計(jì)計(jì)算的安全裕度越來(lái)越小，葉片通過(guò)全尺寸測(cè)試（靜態(tài)測(cè)試和疲勞測(cè)試）驗(yàn)證也越來(lái)越重要。

　　

　　同時(shí)，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(jìn)行的一百萬(wàn)次（105）揮舞方向測(cè)試和二百萬(wàn)次（205）擺振方向測(cè)試所需的時(shí)間也相應(yīng)更長(zhǎng)了。

　　

　　此外，針對(duì)特定風(fēng)況的風(fēng)機(jī)葉片基礎(chǔ)模型的衍生產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越多，而所有這些葉片都必須嚴(yán)格遵循認(rèn)證規(guī)范進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。在大多數(shù)情況下，由于測(cè)試成本較高，測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，對(duì)每一款葉片進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試的負(fù)擔(dān)還是較重。

　　

　　“協(xié)同測(cè)試”是當(dāng)下的主要測(cè)試方法。“協(xié)同測(cè)試”即涵蓋具有不同葉片結(jié)構(gòu)和不同載荷集的不同葉片的包絡(luò)。當(dāng)然，這種協(xié)同測(cè)試的成本和時(shí)間優(yōu)勢(shì)也是存在不足之處的。在大多數(shù)情況下，進(jìn)行協(xié)同試驗(yàn)的葉片是不同葉片結(jié)構(gòu)的保守組合，甚至需要對(duì)葉片進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修改，以使其能夠承受來(lái)自不同載荷集包絡(luò)的測(cè)試載荷。簡(jiǎn)而言之，被測(cè)試的葉片需要加強(qiáng)，以用于承受組合測(cè)試載荷，因此測(cè)試用葉片的重量比實(shí)際要求要重。由于大多數(shù)此類用于確保葉片測(cè)試安全的加強(qiáng)重量無(wú)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(huì)更重。

　　

　　葉片測(cè)試存在的第三個(gè)問(wèn)題是，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的葉片必須配備用于頻率激勵(lì)的重型裝置（如擺錘的質(zhì)量）和用于改變頻率點(diǎn)的單點(diǎn)質(zhì)量，而這會(huì)改變待測(cè)葉片的特性。

　　

　　為解決上述葉片測(cè)試存在的問(wèn)題，為葉片行業(yè)提供更好的解決方案，作為領(lǐng)先的風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)公司，WINDnovation與中國(guó)著名的葉片測(cè)試設(shè)備公司-上海中幀科技在以下幾個(gè)方面開展合作：

　　

　　1）避免因載荷引入而導(dǎo)致葉片局部過(guò)載

　　

　　2）避免設(shè)計(jì)“剛好”能夠承受測(cè)試荷載的超重葉片

　　

　　3）測(cè)試設(shè)備應(yīng)避免將任何局部點(diǎn)質(zhì)量直接施加在葉片上

　　

　　4） 同時(shí)進(jìn)行揮舞方向測(cè)試和擺振方向測(cè)試，而非先后分別進(jìn)行兩項(xiàng)測(cè)試

　　

　　我們目前正在開發(fā)的解決方案是僅僅使用繩索的驅(qū)動(dòng)裝置，而非安裝在葉片上的擺錘式激振裝置或往復(fù)式移動(dòng)質(zhì)量來(lái)進(jìn)行加載的方式。這套繩索驅(qū)動(dòng)的裝置不僅可應(yīng)用于葉片的多點(diǎn)激振，也可同時(shí)應(yīng)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(shè)計(jì)工程師，葉片測(cè)試工程師和葉片測(cè)試規(guī)范編制工程師之間必須開展密切合作。

　　

　　在接下來(lái)的幾個(gè)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(jìn)行驗(yàn)證，并計(jì)劃于2021年下半年進(jìn)行雙軸同時(shí)測(cè)試。

　　

　　

　　

　　該系統(tǒng)已在中國(guó)獲得實(shí)用新型專利，目前正在歐洲進(jìn)行專利申請(qǐng)。

　　

　　當(dāng)前，認(rèn)證機(jī)構(gòu)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(fēng)電葉片測(cè)試指南，審核工作將在近期完成。