風(fēng)機(jī)葉片檢驗主要項目概述

1、風(fēng)機(jī)葉片檢驗主要項目概述來源：華夏風(fēng)力發(fā)電信息網(wǎng) 時間：2007-6-18 10:24:05風(fēng)機(jī)葉片檢驗和分析項目主要有以下幾種：靜態(tài)檢驗疲勞檢驗室外檢驗?zāi)Ｐ头治鰪?qiáng)度（硬度）檢驗紅外成像分析聲學(xué)分析超聲檢查葉片表面質(zhì)量控制質(zhì)量分布測量自然頻率和阻尼的測定一、靜態(tài)檢驗靜態(tài)檢驗用來測定葉片的結(jié)構(gòu)特性，包括硬度數(shù)據(jù)和應(yīng)力分布。靜態(tài)檢驗可以使用多點負(fù)載方法或單點負(fù)載方法，并且負(fù)載可以在水平方向 進(jìn)行也可以在垂直方向進(jìn)行。圖1：室外多點垂直方向靜態(tài)檢驗圖2：高達(dá)10個負(fù)載點的葉片靜態(tài)檢驗二、疲勞檢驗葉片的疲勞檢驗用來測定葉片的疲勞特性。實際大小的葉片疲勞檢驗通常是 認(rèn)證程序的基本部分。BLAEST葉片檢

2、驗中心提供的葉片疲勞檢驗包括單獨的翼 面向和翼弦向檢驗疲勞檢驗時間要長達(dá)幾個月，檢驗過程中，要定期的監(jiān)督、檢 查以及檢驗設(shè)備的校準(zhǔn)。檢驗工作人員通過網(wǎng)絡(luò)攝象機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的在線網(wǎng) 絡(luò)端口進(jìn)行檢驗過程的監(jiān)督。圖3：大篷中的風(fēng)機(jī)葉片疲勞檢驗圖4：翼面向疲勞檢驗三、室外檢驗室外檢驗是一種選擇性的檢驗方式。室外檢驗可以降低費用，但同時也增加 難度。必須對檢驗和測量設(shè)備加以保護(hù)，以免受環(huán)境的破壞，并且還要考慮檢驗 的機(jī)密性和噪音的影響。溫度變化和風(fēng)況也影響檢驗的結(jié)果，因此有必要在測量、 分析時把這些因素考慮進(jìn)去，然后得出結(jié)果。四、超聲波檢查最佳葉片生產(chǎn)需要淵博的設(shè)計、原材料知識以及生產(chǎn)技術(shù)。隨之帶來的

3、問題 是隨著葉片的增大，生產(chǎn)成本也在提高，技術(shù)要求也在提高，因此生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片 的風(fēng)險也在提高，因此需要一種快速、高效并且非破壞性的檢查方法。圖6：新型移動掃描儀自動超聲波檢查非常適合風(fēng)機(jī)葉片檢驗。利用自動超聲波檢驗方可以有效的 檢測層的厚度變化，顯示隱藏的產(chǎn)品故障，例如：分層、內(nèi)含物、氣孔（干燥地 區(qū)）、缺少黏合劑、翼梁與外殼之間以及外殼的前緣與后緣之間黏結(jié)不牢。超聲波檢驗可以直接用來最優(yōu)化葉片設(shè)計和產(chǎn)品參數(shù)，從而大幅降低葉片故 障的風(fēng)險。五、葉片表面質(zhì)量控制良好的葉片表面和涂層是確保葉片使用壽命的第一步，如果對葉片表面進(jìn)彳亍 涂層，清潔是非常重要的。通過測量葉片表面張力來確定葉片表面是否清潔

4、。完 成葉片表面涂層后，可以通過測量顏色、光澤、表面粗糙度以及粘著力來判斷葉 片表面質(zhì)量。葉片的耐久性包括葉片抵御風(fēng)化的能力，通過周期性的噴灑鹽水加速自然風(fēng) 化的方法檢驗葉片的抗腐蝕的能力。葉片的耐久性還包括抵御酷暑天氣的能力。 耐磨損以及化學(xué)穩(wěn)定性如果需要也可以進(jìn)行檢驗。所有的耐久性檢驗一般都是檢 驗樣品，而不是檢驗已經(jīng)生產(chǎn)好的葉片。六、紅外成象分析和聲學(xué)分析非破壞性檢驗可以是葉片疲勞檢驗的紅外成像分析檢驗或者是葉片疲勞和 靜態(tài)檢驗的應(yīng)力波分析檢驗。紅外成像分析葉片的紅外成像分析檢驗可以提示設(shè)計人員葉片結(jié)構(gòu)的危險區(qū)，這種危險區(qū) 的小的缺陷可以導(dǎo)致最終的故障。圖7:葉片檢驗的初期階段的紅外成象

5、分析。葉片中間發(fā)光的部分為主梁圖8:加速檢驗的結(jié)束時看到的紅外圖譜。由于超強(qiáng)的疲勞負(fù)載引起了主梁遭到破壞，后緣處的紅外線的增加是由負(fù)載 的再分布引起的。七、聲學(xué)檢查聲學(xué)分析或應(yīng)力波分析使鎖定小的裂痕和結(jié)構(gòu)上的小缺陷成為可能。在疲勞 檢驗和靜態(tài)檢驗時使用聲學(xué)檢測系統(tǒng)使葉片在遭到破壞的程度大到足以毀壞葉 片之前停止檢驗成為可能。聲學(xué)檢測系統(tǒng)是按照預(yù)定義模式放置在葉片上的一套壓電傳感器系統(tǒng).傳感 器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，這樣可以采集傳感器的信號。利用聲學(xué)檢測系統(tǒng)的原 理示意圖如下:圖9：利用聲學(xué)檢測系統(tǒng)的原理示意圖八、硬度檢驗硬度檢驗用來測定葉片不同橫截面處的硬度分布，硬度檢驗可以在翼面向和 翼弦向

6、進(jìn)行。而且還可以進(jìn)行扭力硬度檢驗風(fēng)電機(jī)組葉片靜態(tài)檢驗方法概述圖1:多負(fù)載點，翼面向的葉片靜態(tài)檢驗靜態(tài)檢驗的目的是測定葉片的結(jié)構(gòu)特性，其中包括硬度數(shù)據(jù)和張力分布. 丹麥Spark r葉片檢驗中心負(fù)責(zé)的DANAK委任的靜態(tài)檢驗包括以下標(biāo)準(zhǔn)部分：測定物理特性、翼面向檢驗、翼弦向檢驗與葉片目視檢驗。收到葉片后，一個典型的葉片檢驗包括：葉片長度、質(zhì)量、自重力矩和重力 中心的測定。160個變形測量器被放置在葉片的外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，與生產(chǎn)商的 檢驗計劃一致。葉片被固定到檢驗設(shè)備上，并且一個根部彎曲力矩被安裝到葉片 上。在葉片靜態(tài)檢驗中，共有7個負(fù)載夾子固定到葉片上。在所有位點同時加上 負(fù)載。靜態(tài)檢驗的最大葉

7、根彎曲容量是20.000 kNm。檢驗中的彎曲力矩分布狀 態(tài)與葉片設(shè)計人員計算的設(shè)計力矩分布狀態(tài)相比較。與剪切力相比，多點負(fù)載程 序比單點負(fù)載程序更現(xiàn)實。負(fù)載由遠(yuǎn)程控制電動提升機(jī)或液壓系統(tǒng)產(chǎn)生，用力量 傳感器測量負(fù)載強(qiáng)度。距離傳感器沿著葉片測量不同位點的偏差，尤其是負(fù)載傳入點的偏差。變形 測量器掃描儀對變形測量器信號進(jìn)行加工。所有測量值被儲存進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 翼弦向與翼面向檢驗通常分兩個方向進(jìn)行，分別為上風(fēng)向與下風(fēng)向。從檢驗獲得的最基本數(shù)據(jù)是在葉片表面測量的張力值。非線性圖表往往暗示 葉片外殼的結(jié)構(gòu)彎曲正在形成，雖然這種現(xiàn)象在早期階段很難發(fā)現(xiàn)。坡形張力圖 查證葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計的最基本的信息。張力分

8、布的縱向圖揭示了可能可以降低葉片 疲勞壽命的高應(yīng)力梯度變化曲線。圖2張力與局部彎曲力矩的函數(shù)關(guān)系圖SOM 4血 SOW-哄-3OHStabc Tust - 22 m B.adcLcngttTwsc hrain Drah-ib 河 i5S 卜htn嵯2.!1 S ?.E- ：D 12.S 10 IT.* 如 ZZ, 土 25由tones *oe Raw： Farpe 問圖3最大負(fù)載時的張力分布風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的測試與認(rèn)證目前德國、丹麥與印度等風(fēng)電發(fā)展快速的國家，規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組須通過具 有公眾影響力的第三者認(rèn)證才或準(zhǔn)安裝。在荷蘭、美國、加拿大及大部分的國家 中，投資銀行也要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過同類的

9、認(rèn)證才可以借貸。風(fēng)機(jī)葉片是關(guān)鍵 元件，整機(jī)認(rèn)證前應(yīng)完成葉片的認(rèn)證，葉片應(yīng)具有20年的壽命。在預(yù)期時間段 內(nèi)，須承受極端負(fù)荷、50年急風(fēng)及疲勞強(qiáng)度。下面將簡單介紹相關(guān)的分析、文 件流程、及IEC、GL、NVN等葉片認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)風(fēng)險大，需要規(guī)范與仲裁，首先須制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為制造風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的依據(jù)；通?！皣H認(rèn)證”交由非官方色彩的第三者認(rèn)證公司來執(zhí)行審查、 監(jiān)督、發(fā)證及查驗的工作，“國家認(rèn)證”則由指定的官方機(jī)構(gòu)或代理人處理，“廠 商認(rèn)證”屬于系統(tǒng)廠商私下對其承包廠商所能提供之元件的性能確認(rèn)。除廠商認(rèn) 證系自行測試外，測試工作通常交由公信力的測試單位執(zhí)行，各自獨立，藉由完 整的認(rèn)證流程及方式來

10、連到全面的監(jiān)督與管束。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的認(rèn)證工作開始于30年前的丹麥、德國與荷蘭，1980年國際 上就有相關(guān)基本標(biāo)準(zhǔn)，德國第三者認(rèn)證單位GL于1986年提出正式標(biāo)準(zhǔn)；IEC基 于以上于1988年開始制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，同年荷蘭公布標(biāo)準(zhǔn)NEN6096，1992年丹 麥公布標(biāo)準(zhǔn)DS472，1993年GL再提出法規(guī)供申請者依據(jù)。1995年，IEC公布風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組認(rèn)證程序，2001年出版第一版IEC WT01。國際上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的認(rèn)證主要以IEC為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；畢竟IEC之規(guī)定屬于原 則性，執(zhí)行上不明之處很多，各認(rèn)證單位應(yīng)制定細(xì)則預(yù)與補(bǔ)充，以便于申請者依 據(jù)。國際認(rèn)證主要的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)：IEC WT01 “IEC

11、 System for conformity testing and certification ofwind turbinesrules and procedures”Regulations for the certification of wind energy conversion system of Germanischer Lloyd.Guidelines for design of wind turbines, DNV and Riso.在丹麥風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須滿足下列條文規(guī)定：“ Technical Criteria for the Danish Approval Scheme for wind turbines ”以下條款描述安全性系統(tǒng)中負(fù)荷分析中的要求：Recommendations for design documentation and the testing of wind turbine blades are given in document.Further the “Recommenda