海上风电（内含报告全文） | 劳氏船级社（LR）研究揭示海上风电结构疲劳隐患，倡导基于可靠性的检测方案

设计预期与现实差距显著

海上风机通常按25年服役期设计，采用疲劳设计系数为3，即最低要求疲劳寿命为75年。

然而，研究评估北大西洋一处装机容量500-600MW（60-70台风机）的风电场发现：导管架基础中一个关键节点仅52年即达到疲劳寿命终点，远低于设计标准。

创新解决方案：可靠性检测代替重新设计

研究团队未选择重新设计节点，而是采用基于可靠性的检测（RBI）方法，通过针对性、基于风险的维护来识别和缓解潜在失效：

• 双模型结合：采用S-N（应力-循环次数）模型评估结构安全性何时跌破阈值，结合断裂力学（FM）裂纹扩展分析预测失效概率并确定检测间隔。

• 动态更新机制：利用概率检测（PoD）曲线整合检测结果，使检测计划能根据实际工况和发现动态调整。

• 具体建议：首次检测应在第9年左右进行，后续根据检测方法（如每年一次）维持安全裕度。

先进检测技术的优势与挑战

• 当前局限：目视和超声波检测对疲劳关键部件效果欠佳。

• 更优选择：涡流检测（Eddy Current）或交流场测量技术（ACFM）等先进技术可靠性更高，可延长检测间隔——但前提是运营商接受略低的安全阈值。

• 实施要求：RBI规划虽能降低全生命周期成本并保障安全，但依赖专家支持、可靠模型及能处理复杂计算的软件工具。

行业协作与技术完善迫在眉睫

研究呼吁加强合作以应对挑战：

• 模型精细化：实际应用中，尤其是整合PoD曲线时，初始裂纹尺寸、应力强度因子等参数的精确校准仍存在困难。

• 标准与数据共享：需完善检测标准、共享实时监测数据以优化疲劳预测，并在适当情况下采用更灵活的可靠性定义。

Kourosh Parsa（LR海工与水下技术全球总监）：

“许多海上风电资产按标准疲劳系数设计，但现实常暴露致命弱点。基于可靠性的方法使运营商能聚焦最高风险区域。结合先进模型与实测数据，可延长资产寿命、降低成本并保障安全。”

Manuel Ruiz（LR海上可再生能源解决方案主管）：

“聚焦高风险区域不仅能有效管理疲劳问题，更能助力开发商和运营商优化资产寿命与性能。这种主动的风险管理方法，正是我们帮助客户应对复杂性、控制成本、确保投资长期价值的关键。”

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