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风电叶片常见损伤及其维护研究的进展介绍

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  • 标      签: 风电叶片

资 源 简 介

一. 风电叶片维护的必要性   我国风电快速发展始于2006年,当时国内风机以600kw,700kw机型为主,2007年3月,我国首台1.5MW直驱永磁发电机组在新疆投运,拉开了兆瓦级风力发电发展的序幕。随着风电市场的逐渐成熟,大型风力发电机组相继出现,叶片长度也由原来的30-40m增加至60-70m。叶片长度的不断增长,同时带来叶片重量的增加,但是叶片设计使用寿命为20年,如何在叶片20年的生命周期内保持其高效运行至关重要。   风力发电叶片一般安装于偏远的地区,运行环境恶劣,如较大的风沙侵袭,-30℃至50℃的循环温差,以及强紫外光的老化等。目前2.5MW-50.3m的叶片,叶尖运行速度高达300公里/小时,在这样高转速下,风沙和雨滴对风电叶片的侵蚀相当于等离子切割,叶片表面容易形成空洞。研究表明,叶片表面粗糙度的增加以及缺陷的累积将导致发电效率降低5%-30%,还可能导致叶片运行失稳造成齿轮箱的故障。叶片小的缺陷如果没有及时发现并进行专业修复,将导致裂纹延伸至叶尖,造成叶片大面积的开裂,不得不进行大型修补或者返厂处理,给风场业主带来重大经济损失。   风电业主必须尽可能减少风电厂的负面消息,因为它影响的不仅仅是设备厂商和业主,而且会影响到整个风电产业的健康发展。   二. 风电叶片常见的损伤   风电叶片虽然在设计时,赋予它足够的强度和刚度,但是在其20年的使用寿命中,也会像其他复合材料部件一样,出现各种各样的问题。风电叶片从生产厂家生产,通过长距离的运输到达风场,使用大吨位吊车进行安装。风电叶片在上述每一个步骤都可能发生损伤破坏。一旦风电叶片开始运行,将受到雨水,风沙以及大气的腐蚀,同时还要经受强紫外的老化。在风压和旋转持续疲劳载荷的作用下,隐藏在叶片内部的缺陷,如分层,气泡,叶片组件之间的粘合缺陷将会逐渐显现出来。   风机正常运行情况下,叶片会在不同年限出现相应的受损状况:   2年:表面胶衣出现磨损,脱落现象,甚至出现小的砂眼。   3年:叶片出现大量砂眼,叶片前缘尤为严重,风机运行产生阻力,事故隐患开始显示。   4年:表面胶衣脱落至极限,叶片前缘出现通透的砂眼,横向裂纹开始出现,运行阻力增加,叶片防雷指数降低。   5年:是叶片事故高发年,叶片外部补强材料磨损严重,叶片合模缝已露出,叶片在疲劳载荷下,横向裂纹加深延长,内粘合处出现裂纹,防雷指数降低等。   2.1根据损伤产生原因进行分类   2.1.1生产原因   1.为了降低制造成本,设计部门减少安全余量。   2.由于成本压力,生产厂家纷纷更换为价格低廉的不满足设计要求的原材料。   3.由于生产提速,树脂固化不良产生的“早产儿”叶片。   4.生产过程中,未探测出的加工缺陷,如叶片内部的分层,白斑,粘接过程中的虚粘等。   2.1.2运输原因   1.运输过程中,叶片与周边物体的碰撞刮擦。   2.由于操作不当,造成的叶片跌落撞击。   3.叶片调运过程中,叶片工装位置的损伤。   4.叶片吊装时容易造成叶片后缘损伤。   2.1.3自然原因
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