風(fēng)電葉片常見損傷及其維護(hù)研究的進(jìn)展介紹

　　一． 風(fēng)電葉片維護(hù)的必要性

　　我國風(fēng)電快速發(fā)展始于2006年，當(dāng)時(shí)國內(nèi)風(fēng)機(jī)以600kw，700kw機(jī)型為主，2007年3月，我國首臺(tái)1.5MW直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)組在新疆投運(yùn)，拉開了兆瓦級風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的序幕。隨著風(fēng)電市場的逐漸成熟，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相繼出現(xiàn)，葉片長度也由原來的30-40m增加至60-70m。葉片長度的不斷增長，同時(shí)帶來葉片重量的增加，但是葉片設(shè)計(jì)使用壽命為20年，如何在葉片20年的生命周期內(nèi)保持其高效運(yùn)行至關(guān)重要。

　　風(fēng)力發(fā)電葉片一般安裝于偏遠(yuǎn)的地區(qū)，運(yùn)行環(huán)境惡劣，如較大的風(fēng)沙侵襲，-30℃至50℃的循環(huán)溫差，以及強(qiáng)紫外光的老化等。目前2.5MW-50.3m的葉片，葉尖運(yùn)行速度高達(dá)300公里/小時(shí)，在這樣高轉(zhuǎn)速下，風(fēng)沙和雨滴對風(fēng)電葉片的侵蝕相當(dāng)于等離子切割，葉片表面容易形成空洞。研究表明，葉片表面粗糙度的增加以及缺陷的累積將導(dǎo)致發(fā)電效率降低5%-30%，還可能導(dǎo)致葉片運(yùn)行失穩(wěn)造成齒輪箱的故障。葉片小的缺陷如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行專業(yè)修復(fù)，將導(dǎo)致裂紋延伸至葉尖，造成葉片大面積的開裂，不得不進(jìn)行大型修補(bǔ)或者返廠處理，給風(fēng)場業(yè)主帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。

　　風(fēng)電業(yè)主必須盡可能減少風(fēng)電廠的負(fù)面消息，因?yàn)樗绊懙牟粌H僅是設(shè)備廠商和業(yè)主，而且會(huì)影響到整個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

　　二． 風(fēng)電葉片常見的損傷

　　風(fēng)電葉片雖然在設(shè)計(jì)時(shí)，賦予它足夠的強(qiáng)度和剛度，但是在其20年的使用壽命中，也會(huì)像其他復(fù)合材料部件一樣，出現(xiàn)各種各樣的問題。風(fēng)電葉片從生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，通過長距離的運(yùn)輸?shù)竭_(dá)風(fēng)場，使用大噸位吊車進(jìn)行安裝。風(fēng)電葉片在上述每一個(gè)步驟都可能發(fā)生損傷破壞。一旦風(fēng)電葉片開始運(yùn)行，將受到雨水，風(fēng)沙以及大氣的腐蝕，同時(shí)還要經(jīng)受強(qiáng)紫外的老化。在風(fēng)壓和旋轉(zhuǎn)持續(xù)疲勞載荷的作用下，隱藏在葉片內(nèi)部的缺陷，如分層，氣泡，葉片組件之間的粘合缺陷將會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來。

　　風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行情況下，葉片會(huì)在不同年限出現(xiàn)相應(yīng)的受損狀況：

　　2年：表面膠衣出現(xiàn)磨損，脫落現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)小的砂眼。

　　3年：葉片出現(xiàn)大量砂眼，葉片前緣尤為嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生阻力，事故隱患開始顯示。

　　4年：表面膠衣脫落至極限，葉片前緣出現(xiàn)通透的砂眼，橫向裂紋開始出現(xiàn)，運(yùn)行阻力增加，葉片防雷指數(shù)降低。

　　5年：是葉片事故高發(fā)年，葉片外部補(bǔ)強(qiáng)材料磨損嚴(yán)重，葉片合模縫已露出，葉片在疲勞載荷下，橫向裂紋加深延長，內(nèi)粘合處出現(xiàn)裂紋，防雷指數(shù)降低等。

　　2.1根據(jù)損傷產(chǎn)生原因進(jìn)行分類

　　2.1.1生產(chǎn)原因

　　1．為了降低制造成本，設(shè)計(jì)部門減少安全余量。

　　2．由于成本壓力，生產(chǎn)廠家紛紛更換為價(jià)格低廉的不滿足設(shè)計(jì)要求的原材料。

　　3．由于生產(chǎn)提速，樹脂固化不良產(chǎn)生的“早產(chǎn)兒”葉片。

　　4．生產(chǎn)過程中，未探測出的加工缺陷，如葉片內(nèi)部的分層，白斑，粘接過程中的虛粘等。

　　2.1.2運(yùn)輸原因

　　1．運(yùn)輸過程中，葉片與周邊物體的碰撞刮擦。

　　2．由于操作不當(dāng)，造成的葉片跌落撞擊。

　　3．葉片調(diào)運(yùn)過程中，葉片工裝位置的損傷。

　　4．葉片吊裝時(shí)容易造成葉片后緣損傷。

　　2.1.3自然原因