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风电机组关键部件叶片检测新技术问世

北极星风力发电网  来源:中国检测网    2017/11/2 9:46:54  我要投稿  

北极星风力发电网讯:据最新预测,到2030年全球风电总产能将达到2110吉瓦,占电力总供应量的20%。因此,需要效率更高、更可靠、寿命更长的风电机组。叶片是风电机组关键部件之一,其造价占整机造价的15%~20%左右,同时,叶片也是风电机组中最容易受到损伤的部件之一。一旦受损,常额外造成数百万元的运行维护费用。

据业内人士介绍,风电叶片的故障源头有三个:

一.原材料问题;二.制造或者工艺缺陷;三.设计因素。而就故障种类来看,则是以结构脱落占主体。

 

“风电机组叶片运转5年左右,起到外固合保护作用的胶衣已被风沙抽磨至最低固合力点,原始叶片粘合缝从外观上已清晰可见,此时叶片完全依靠内粘合来运转。由于原始叶片弯曲、扭曲的内粘合受粘合面不均匀、受力点不均,风电机组的每一次弯曲、扭曲和自振,都可能造成叶片的内粘合缝处自然开裂。尤其是叶片的迎风面叶脊处,是叶片受损最严重的部位,自然开裂率最高。”一位风电场运维人员表示,“如果风场巡视未发现开裂现象,风电机组继续运转,叶片折断、摔落现象极有可能发生,造成严重事故。”

对于风电叶片故障来说,最好的运维方式就是提前预防。这不仅体现在风场后期的定检、巡检,更重要的是要在叶片的生产制造环节就要杜绝原材料的缺陷。

 

德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)日前开发了一个用于叶片材料质量控制的扫描检测装置,就可以更好地为叶片材料把关。

据介绍,该装置具有三方面特点:一方面,可以检测识别复合材料的缺陷。

在叶片制造中,需将近百层玻璃纤维有序层叠,层间多用环氧树脂粘接。质控难点在于,在粘接之前,玻璃纤维层要保持平整光滑、没有起伏。采用红外热成像仪可进行大面积表面检测,而IAF研制的装置则可以更精确地进行深层检测,且可用于检测超声方法不适用的部位。

另一方面,横截面检测精度达到毫米级。

材料扫描器的核心是一个高频率的雷达,专用软件可将发送和接收信号处理为可视化结果,从而能够识别叶片横截面毫米范围内的缺陷,比传统方法更准确。这个雷达模块采用砷化铟镓半导体技术,重量轻、结构紧凑,体积只有香烟盒大小,可通过互联网输出测量情况。

其次,通过缩短停机时间,降低维护成本。

目前,主要通过专家敲击来判断叶片是否受损。用这种自动化的雷达技术辅助,可以显著减少停机时间,从而节约开支,尤其适用于人工维护难度大、耗时费力的海上风电机组。据称,这种雷达扫描装置同样可以用于采用轻型复合材料的波音787、空客A350等新型飞机制造的检测中。

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