風(fēng)電葉片維護(hù)研究進(jìn)展

《風(fēng)電葉片維護(hù)研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、風(fēng)電葉片維護(hù)研究進(jìn)展一．風(fēng)電葉片維護(hù)的必要性我國(guó)風(fēng)電快速發(fā)展始于2006年，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)以600kw，700kw機(jī)型為主，2007年3月，我國(guó)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(jí)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的序幕。隨著風(fēng)電市場(chǎng)的逐漸成熟，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相繼出現(xiàn)，葉片長(zhǎng)度也由原來(lái)的30-40m增加至60-70m。葉片長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)，同時(shí)帶來(lái)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

2、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(duì)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(chǎng)業(yè)主帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。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

3、的問(wèn)題。風(fēng)電葉片從生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，通過(guò)長(zhǎng)距離的運(yùn)輸?shù)竭_(dá)風(fēng)場(chǎng)，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(lái)。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

4、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?？p已露出，葉片在疲勞載荷下，橫向裂紋加深延長(zhǎng)，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(guò)程中，未探測(cè)出的加工缺陷，如葉片內(nèi)部的分層，白斑，粘接過(guò)程中的虛粘等。2.1.2運(yùn)輸原因1．運(yùn)輸過(guò)程中，葉片與周邊物體的碰撞刮擦。2．由于操作不

5、當(dāng)，造成的葉片跌落撞擊。3．葉片調(diào)運(yùn)過(guò)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1．雷擊是造成葉片運(yùn)行過(guò)程中損傷的主要原因之一。雷擊這種自然現(xiàn)象是不可避免的，但是避雷系統(tǒng)工作不正常和葉尖排水孔堵塞是造成葉片雷擊破壞的主要原因。2．葉片在高速運(yùn)行過(guò)程中，雨滴，沙石和氣流對(duì)葉片前緣的磨損不可避免，特別是葉尖位置。研究表明，葉片的葉尖每年以0.5cm的速度縮減。3．主機(jī)產(chǎn)生的油污，一方面會(huì)附著在葉片表面，影響葉片氣動(dòng)性能，另一方面，可能滲入葉片內(nèi)部微裂紋，造成葉片分層，開裂。2.2葉片產(chǎn)生缺陷的類型2.2.1前緣腐蝕

6、前緣腐蝕導(dǎo)致翼型的變化，造成發(fā)電效率降低，應(yīng)盡早進(jìn)行修補(bǔ)。2.2.2前緣開裂如果前緣腐蝕得不到及時(shí)修復(fù)，濕氣將侵入前緣空洞中，一旦結(jié)冰將導(dǎo)致前緣出現(xiàn)開裂。前緣出現(xiàn)開裂，必須進(jìn)行停機(jī)進(jìn)行修復(fù)，不然將造成蒙皮大面積的撕裂，導(dǎo)致葉片報(bào)廢。一般來(lái)說(shuō)，超過(guò)2m以上的開裂就需要對(duì)葉片進(jìn)行大型的修補(bǔ)或者直接導(dǎo)致葉片報(bào)廢。2.2.3后緣損傷由于葉片后緣厚度較薄，特別是葉尖區(qū)域，小于3mm。所以，葉片運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，稍不注意，將會(huì)造成葉片后緣分層或者開裂。此類缺陷一般范圍較小，但需要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，不然損傷位置會(huì)沿著葉片弦向撕開，直至梁的位置，這樣葉片距離災(zāi)難性的實(shí)

7、效也就不遠(yuǎn)了。2.2.4表面裂紋當(dāng)葉片表面出現(xiàn)裂紋以后，水或者濕氣將會(huì)滲入復(fù)合材料中，對(duì)復(fù)合材料產(chǎn)生一定的影響。特別是葉片balsa三明治夾心區(qū)域，水分會(huì)腐蝕balsa芯材，導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，葉片破壞。2.2.5雷擊損傷葉片雷擊會(huì)導(dǎo)致葉片的損傷，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致避雷器的丟失或者避雷系統(tǒng)的損壞，當(dāng)雷擊再度發(fā)生時(shí)，葉片很容易遭到破壞。所以葉片遭受雷擊后，對(duì)葉片避雷系統(tǒng)的檢查必不可少。一．國(guó)內(nèi)外風(fēng)電葉片維護(hù)現(xiàn)狀3.1葉片維護(hù)類型風(fēng)電葉片的維護(hù)分成兩種。一種是頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的機(jī)動(dòng)修補(bǔ)；另一種是定期維護(hù)。國(guó)外成熟風(fēng)電場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，定期維護(hù)的費(fèi)用比機(jī)動(dòng)修補(bǔ)

8、節(jié)省66%。3.1.1機(jī)動(dòng)修補(bǔ)當(dāng)葉片在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)非常明顯的缺陷后，停運(yùn)機(jī)組，解決葉片的問(wèn)題。這種方式雖然節(jié)省了日常的檢