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保定天久風(fēng)電技術(shù)服務(wù)有限公司成立于2016年12月27日，是一家集風(fēng)電機(jī)組葉片維修維護(hù)、風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)輸與吊裝、風(fēng)電機(jī)組葉片檢測(cè)、風(fēng)電機(jī)組葉片技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢(xún)與培訓(xùn)于一體的專(zhuān)業(yè)風(fēng)電科技公司，擁有一整套專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工方案，力創(chuàng)為客戶(hù)提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
保定天久風(fēng)電技術(shù)服務(wù)有限公司注冊(cè)資金1000萬(wàn)元，擁有數(shù)輛排故及運(yùn)輸車(chē)輛，多套高空爬升維修設(shè)備，同時(shí)擁有各種葉片檢測(cè)設(shè)備；公司從創(chuàng)建伊始便致力于做一個(gè)專(zhuān)業(yè)從事風(fēng)輪葉片維修維護(hù)專(zhuān)業(yè)化公司，公司技術(shù)人員擁有多年葉片研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，熟悉各葉片生產(chǎn)廠(chǎng)家產(chǎn)品設(shè)計(jì)形式及結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Ω餍吞?hào)葉片的損傷出具一套完整的技術(shù)處理方案；公司擁有一套完整的質(zhì)量控制程序，從技術(shù)方案制定，到材料的選擇及施工過(guò)程都有嚴(yán)格的質(zhì)量要求，能夠有效的保證服務(wù)質(zhì)量；同時(shí)公司擁有風(fēng)場(chǎng)維護(hù)維修技術(shù)過(guò)硬、作風(fēng)頑強(qiáng)反應(yīng)迅速的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，擁有數(shù)十名操作技工，全部經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的技能培訓(xùn)，均擁有高空作業(yè)證，業(yè)務(wù)精通，素質(zhì)過(guò)硬，并且擁有多么年葉片制造經(jīng)驗(yàn)，及三年以上的高空作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，足以勝任各種惡劣環(huán)境下的工作。
公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)由多年從事葉片設(shè)計(jì)、葉片工藝和質(zhì)量的人員組成，具有多年葉片的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)榭蛻?hù)提供葉片氣動(dòng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、載荷計(jì)算、疲勞可靠性、強(qiáng)度校核、測(cè)試方案制定等優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
公司具備對(duì)現(xiàn)有機(jī)組葉片進(jìn)行改進(jìn)的能力，能夠使葉片運(yùn)行更加高效、可靠。 葉片除冰技術(shù)：通過(guò)在葉片上安裝加熱裝置、防雷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，避免由于前緣結(jié)冰造成葉片損傷和電量損失； 安裝渦流發(fā)生器：對(duì)于高海拔地區(qū)由于空氣密度低而導(dǎo)致葉片失速，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果，通過(guò)在葉根和中部區(qū)域安裝渦流發(fā)生器來(lái)增加葉片的發(fā)電量； 葉片加長(zhǎng)改造：通過(guò)加長(zhǎng)葉片使風(fēng)輪掃風(fēng)面積加大，有效的提高機(jī)組在低風(fēng)速區(qū)域的發(fā)電量； 葉片降噪處理：通過(guò)安裝降噪條可有效降低噪聲，用于解決居住區(qū)風(fēng)輪機(jī)組噪音過(guò)大的問(wèn)題。
公司技術(shù)人員和維修人員熟悉各種葉片的結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有多年的葉片損傷維修經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)各種葉片的損傷進(jìn)行修復(fù)及進(jìn)行必要的加固，確保修復(fù)葉片的使用年限。
如：主梁開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)膠開(kāi)裂、前緣損傷、葉尖雷擊等
葉片進(jìn)行周期性、預(yù)防性維護(hù)對(duì)保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用，花少些的時(shí)間和費(fèi)用及時(shí)維護(hù)，或?qū)Πl(fā)現(xiàn)的初期問(wèn)題苗頭進(jìn)行維修，可以避免日后高額的維修費(fèi)用、減少停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失
遭受雷擊是葉片毀壞的主要原因之一。如果葉片有砂眼,下雨時(shí)就會(huì)積水，在受到雷擊的時(shí)候這些水分會(huì)瞬間蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽壓力會(huì)使葉片爆炸或裂開(kāi)，這對(duì)機(jī)組來(lái)說(shuō)是災(zāi)難性的、致命的。我們雖然無(wú)法控制雷擊這種自然現(xiàn)象，但是我們對(duì)避雷系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)，重新鋪設(shè)金屬網(wǎng)及波導(dǎo)線(xiàn)的方式，同時(shí)將葉尖的排水孔里的雜質(zhì)清理干凈，就能最大限度的保護(hù)葉片，減少葉片遭受雷擊
公司技術(shù)人員曾參與600KW及750KW定槳距葉片的設(shè)計(jì)，非常熟悉制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理，可以對(duì)葉片中出現(xiàn)的問(wèn)題給出有效、可行的解決方案。 如：葉尖更換、葉尖收不到位、液壓缸漏油、制動(dòng)系統(tǒng)零部件更換、制動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的調(diào)試與復(fù)位等與制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)的所有問(wèn)題。
22
2020-04
風(fēng)機(jī)葉片
風(fēng)機(jī)葉片，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件之一，約占風(fēng)機(jī)總成本的15%-20%，它設(shè)計(jì)的好壞將直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的性能以及效益。 1888年美國(guó)人Charles F. Brush建造了第一臺(tái)用于發(fā)電的風(fēng)機(jī)，其風(fēng)機(jī)葉片采用平板設(shè)計(jì)，效率較低。1891年丹麥人Poul LaCour在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)葉片時(shí)，引入了空氣動(dòng)力學(xué)概念，從而開(kāi)創(chuàng)了風(fēng)機(jī)葉片更為科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過(guò)百年來(lái)的發(fā)展，風(fēng)機(jī)葉片不論從結(jié)構(gòu)、造型，還是制造材料都發(fā)生了極大的改變。隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)裝機(jī)容量的增加，風(fēng)機(jī)葉片的直徑也不斷上升。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，風(fēng)機(jī)葉片直徑每增大6%，風(fēng)能利用率可增加約12%。現(xiàn)有的2兆瓦風(fēng)機(jī)葉片直徑可達(dá)80m。然而風(fēng)機(jī)葉片直徑的增大也會(huì)帶來(lái)制造方面的困難，同時(shí)葉片的運(yùn)輸安裝成本也將大大提升。
06
2017-12
風(fēng)機(jī)葉片各年受損狀況分析
風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行情況下，葉片會(huì)在不同年限出現(xiàn)下列相應(yīng)受損狀況： 兩年：膠衣出現(xiàn)磨損、脫落現(xiàn)象，甚者出現(xiàn)小砂眼和裂紋。 三年：葉片出現(xiàn)大量砂眼，葉脊迎風(fēng)面尤為嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生阻力，事故隱患開(kāi)始顯示。 四年：膠衣脫落至極限，葉脊可能出現(xiàn)通腔砂眼，橫向細(xì)紋及裂紋出現(xiàn)，運(yùn)行阻力增加，葉片防雷指數(shù)降低。 五年：是葉片損毀事故高發(fā)年限，葉片外固定材料已被風(fēng)砂磨損至極限，葉片粘合縫已露出。葉片如同在無(wú)外衣的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，橫向裂紋加深延長(zhǎng)。這種狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)的每次停車(chē)自振所發(fā)生的彎扭力，都有可能使葉片內(nèi)粘合處開(kāi)裂，并在橫向裂紋處折斷。通腔砂眼在雨季造成葉片內(nèi)進(jìn)水，濕度加大，防雷指數(shù)降低，雷擊葉片事故出現(xiàn)。 六年：某些沿海風(fēng)機(jī)葉片已磨損至極限，葉片迎風(fēng)面完全是深淺不均的砂眼，阻力增加，發(fā)電量下降。此時(shí)葉片外固合材料已完全磨盡，只是依靠自身的內(nèi)固合在險(xiǎn)象中運(yùn)轉(zhuǎn)，隨時(shí)都可能發(fā)生事故。
06
2017-12
漲知識(shí)！7種風(fēng)電風(fēng)機(jī)葉片成型工藝
風(fēng)能作為一種綠色環(huán)保型能源是可再生能源中最具開(kāi)發(fā)潛力的一種。隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展與日趨成熟，機(jī)型已達(dá)到5MW以上，葉片長(zhǎng)度超過(guò)60米。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，具有尺寸大，外形復(fù)雜，精度要求高，對(duì)強(qiáng)度、剛度、和表面光滑度要求高等特點(diǎn)。 復(fù)合材料在風(fēng)機(jī)葉片的制造中具備很多優(yōu)勢(shì)。制造工藝主要有手糊成型、模壓成型、預(yù)浸料成型、拉擠成型、纖維纏繞、樹(shù)脂傳遞模塑以及真空灌注成型等工藝。 1、手糊工藝 手糊是生產(chǎn)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的一種傳統(tǒng)工藝。在手糊工藝中，將纖維基材鋪放于單模內(nèi)，然后用滾子或毛刷涂敷玻璃布和樹(shù)脂，常溫固化后脫模。手糊方法可用于低成本制造大型、形狀復(fù)雜制品。因?yàn)樗槐厥芗訜峒皦毫Φ挠绊?。使用?jiǎn)單的設(shè)備和模具即可，另外相對(duì)于其他可行性方案成本更低廉。 手糊工藝生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)工人的操作熟練程度及環(huán)境條件依賴(lài)性較大，生產(chǎn)效率低和產(chǎn)品質(zhì)量均勻性波動(dòng)較大，產(chǎn)品的動(dòng)靜平衡保證性差，廢品率較高。特別是對(duì)高性能的復(fù)雜氣動(dòng)外型和夾芯結(jié)構(gòu)葉片，還需要粘接等二次加工，粘接工藝需要粘接平臺(tái)或型架以確保粘接面的貼合，生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜和困難。 手糊工藝制造的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片在使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題往往是由于工藝過(guò)程中的含膠量不均勻、纖維/樹(shù)脂浸潤(rùn)不良及固化不完全等引起的裂紋、斷裂和葉片變形等。 stg~l，手糊工藝往往還會(huì)伴有大量有害物質(zhì)和溶劑的釋放，有一定的環(huán)境污染問(wèn)題。手糊是一種已被證明的生產(chǎn)復(fù)合材料葉片工藝方法，但由于其產(chǎn)量低及部件的不連續(xù)性以及很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，力學(xué)性能要求高的大型產(chǎn)品，促使人們將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至其他生產(chǎn)方法。 2、模壓成型 模壓成型工藝首先將增強(qiáng)材料和樹(shù)脂置于雙瓣模具中，然后閉合模具，加熱加壓，然后脫模，進(jìn)行后固化。這項(xiàng)工藝的優(yōu)點(diǎn)在于纖維含量高和孔隙率低，并且生產(chǎn)周期短，精確的尺寸公差及良好的表面處理。 然而，模壓成型適用于生產(chǎn)簡(jiǎn)單的復(fù)合材料制品如滑雪板，很難制造包括蒙皮、芯材和梁的葉片等復(fù)雜形狀部件。盡管可以改進(jìn)模壓成型工藝設(shè)備，但要改進(jìn)能承受20-40米跨度壓力的加熱模要求很大的資本投入。 模壓成型生產(chǎn)的部件具備高纖維含量和高強(qiáng)度/質(zhì)量比，但以低成本方式制造復(fù)雜幾何形狀的葉片有一定困難。 3、預(yù)浸料鋪放工藝 預(yù)浸料方法依其所使用的預(yù)浸增強(qiáng)材料而得名。在這種工藝中，部分固化樹(shù)脂和增強(qiáng)材料鋪放在單模中，加熱固化。為了避免富樹(shù)脂區(qū)的出現(xiàn)和排除存氣空隙，需要預(yù)浸料中的樹(shù)脂由足夠的溢出量，目前，市場(chǎng)上商業(yè)化的預(yù)浸料一般需要較高的固化溫度（90-110%）。使用預(yù)浸料的主要優(yōu)勢(shì)是在生產(chǎn)過(guò)程中纖維增強(qiáng)材料排列完好，因此可以制造低纖維缺陷以及性能優(yōu)異的部件。碳纖維預(yù)浸料廣泛應(yīng)用于航空業(yè)中，因?yàn)樗麄兛梢杂脕?lái)制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的部件。 選擇預(yù)浸料生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片的主要缺陷是成本高。這種材料通常比普通樹(shù)脂和增強(qiáng)材料貴5一10倍。另外，由于預(yù)浸料是以手工方式鋪放的，與手糊相比，同屬勞動(dòng)密集型，產(chǎn)量低。 預(yù)浸料是生產(chǎn)復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)件的理想工藝，預(yù)浸料在國(guó)外運(yùn)用非常廣泛，其工藝及設(shè)備也發(fā)展到成熟階段。實(shí)際生產(chǎn)中，由于葉片的蒙皮、主梁、根部等各個(gè)部位的力學(xué)性能及工藝的要求各不相同，因而，在不影響性能的條件下，為了降低成本，不同部分使用不同的預(yù)浸料。 4、拉擠工藝 拉擠成型工藝一般用于生產(chǎn)具有一定斷面，連續(xù)成型制品的生產(chǎn)中。這種連續(xù)成型工藝中，增強(qiáng)材料通過(guò)樹(shù)脂浸膠槽，固化成型。拉擠制品的纖維含量高，質(zhì)量穩(wěn)定，由于是連續(xù)成型易于自動(dòng)化，適合大批量生產(chǎn)。而且，產(chǎn)品無(wú)須后期休整，質(zhì)量一致，無(wú)須檢測(cè)動(dòng)平衡，成品率95%。與其他工藝成本相比，可降低40%。 盡管拉擠工藝具備很多優(yōu)勢(shì)，但在風(fēng)機(jī)葉片的制造中也存在缺陷。拉擠工藝曾經(jīng)成功制造立軸風(fēng)機(jī)葉片以及一些小型水平軸風(fēng)機(jī)葉片，卻不可能制造變截面的風(fēng)機(jī)葉片，I型梁和其他實(shí)體截面對(duì)于拉擠工藝只是小挑戰(zhàn)，而中空部分包括梁和芯材才是難點(diǎn)。 由于拉擠工藝當(dāng)前不能制造截面變化較大的復(fù)雜形狀部件，因此大型自動(dòng)化設(shè)備的成本是拉擠工藝應(yīng)用的另一個(gè)考慮因素。因此，拉擠成型工藝在小型風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)中有較大的應(yīng)用潛力。 5、纖維纏繞 纖維纏繞主要用于制造容器和管道，工藝中連續(xù)纖維浸入浸膠槽后在機(jī)器控制的芯模上進(jìn)行纏繞。纏繞工藝可控制纖維張力、生產(chǎn)速度及纏繞角度等變量。 纖維纏繞能夠制造不同尺寸及厚度的部件。纏繞工藝應(yīng)用于葉片生產(chǎn)中的一個(gè)缺陷是在葉片縱向不能進(jìn)行纏繞，長(zhǎng)度方向纖維的缺乏使葉片在高拉伸和彎曲載荷下容易產(chǎn)生問(wèn)題。另外，纖維纏繞產(chǎn)生的粗糙外表面可能會(huì)影響葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能，所以必須進(jìn)行表面處理。 最后，芯模及計(jì)算機(jī)控制成本很大。很明顯，纖維纏繞的特點(diǎn)適用于容器及管道，而在葉片生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生額外的成本。 6、樹(shù)脂傳遞模塑（RTM） 樹(shù)脂傳遞模塑工藝屬于半機(jī)械化的復(fù)合材料成型工藝，工人只需將設(shè)計(jì)好的干纖維預(yù)成型體放到模具中并合模，隨后的工藝則完全靠模具和注射系統(tǒng)來(lái)完成和保證，沒(méi)有任何樹(shù)脂的暴露，并因而對(duì)工人的技術(shù)和環(huán)境的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于手糊工藝并可有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量。 RTM工藝采用閉模成型工藝，特別適宜一次成型整體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片（纖維、夾芯和接頭等可一次模腔中共成型），而無(wú)需二次粘接。與手糊工藝相比，不但節(jié)約了粘接工藝的各種工裝設(shè)備，而且節(jié)約了工作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)由于采用了低粘度樹(shù)脂浸潤(rùn)纖維以及采用加溫固化工藝，大大提高了復(fù)合材料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 RTM工藝生產(chǎn)較少的依賴(lài)工人的技術(shù)水平，工藝質(zhì)量?jī)H僅依賴(lài)確定好的工藝參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量易于保證，產(chǎn)品的廢品率低于手糊工藝。RTM在葉片生產(chǎn)中的限制因素首先是成本。RTM的模具設(shè)備非常昂貴。另外，由于RTM屬于閉模工藝，很難預(yù)測(cè)樹(shù)脂流動(dòng)狀況，容易產(chǎn)生不合格產(chǎn)品。 7、真空灌注成型工藝 真空灌注成型工藝是將纖維增強(qiáng)材料直接鋪放在模具上，在纖維增強(qiáng)材料頂上鋪設(shè)一層剝離層，剝離層通常是一層很薄的低孔隙率、低滲透率的纖維織物，剝離層上鋪放高滲透介質(zhì)，然后用真空薄膜包覆及密封。真空泵抽氣至負(fù)壓狀態(tài)，樹(shù)脂通過(guò)進(jìn)膠管進(jìn)入整個(gè)體系，通過(guò)導(dǎo)游管引導(dǎo)樹(shù)脂流動(dòng)的主方向。 導(dǎo)流布使樹(shù)脂分布到鋪層的每個(gè)角落，固化后剝離脫模布，從而得到密實(shí)、含膠量低的鋪層。真空灌注成型工藝是風(fēng)機(jī)葉片制造商的理想選擇，與標(biāo)準(zhǔn)RTM相比，節(jié)約時(shí)間，機(jī)揮發(fā)物非常少，改善了勞動(dòng)條件，減少操作者與有害物質(zhì)接觸，滿(mǎn)足人們對(duì)環(huán)保的要求，改善了工作環(huán)境，工藝操作簡(jiǎn)單。同時(shí)，真空輔助可充分消除氣泡，降低產(chǎn)品孔隙率，有效控制產(chǎn)品含膠量。 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高、重復(fù)性能好。制品表觀(guān)質(zhì)量好，相同鋪層而厚度薄，強(qiáng)度高，相對(duì)于手糊成型拉伸強(qiáng)度提高20%以上，該工藝對(duì)模具要求不高，模具制作簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)RTM工藝相比，其模具成本可降低50-70%。 隨著風(fēng)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片向復(fù)雜化，大型化的方向發(fā)展。各種工藝在風(fēng)力機(jī)葉片制造中得到應(yīng)用。根據(jù)不同的風(fēng)力機(jī)葉片的特點(diǎn)，合理地采用適合的工藝以獲得低成本高質(zhì)量的風(fēng)力機(jī)葉片。
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2020-04
風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)有了新技術(shù)
據(jù)最新預(yù)測(cè)，到2030年全球風(fēng)電總產(chǎn)能將達(dá)到2110吉瓦，占電力總供應(yīng)量的20%。因此，需要效率更高、更可靠、壽命更長(zhǎng)的風(fēng)電機(jī)組。葉片是風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，其造價(jià)占整機(jī)造價(jià)的15%—20%左右，同時(shí)，葉片也是風(fēng)電機(jī)組中最容易受到損傷的部件之一。一旦受損，常額外造成數(shù)百萬(wàn)元的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，風(fēng)電葉片的故障源頭有三個(gè)：一是原材料問(wèn)題，二是制造或者工藝缺陷，三是設(shè)計(jì)因素。而就故障種類(lèi)來(lái)看，則是以結(jié)構(gòu)脫落占主體。 “風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)轉(zhuǎn)5年左右，起到外固合保護(hù)作用的膠衣已被風(fēng)沙抽磨至最低固合力點(diǎn)，原始葉片粘合縫從外觀(guān)上已清晰可見(jiàn)，此時(shí)葉片完全依靠?jī)?nèi)粘合來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于原始葉片彎曲、扭曲的內(nèi)粘合受粘合面不均勻、受力點(diǎn)不均，風(fēng)電機(jī)組的每一次彎曲、扭曲和自振，都可能造成葉片的內(nèi)粘合縫處自然開(kāi)裂。尤其是葉片的迎風(fēng)面葉脊處，是葉片受損最嚴(yán)重的部位，自然開(kāi)裂率最高?！币晃伙L(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員表示，“如果風(fēng)場(chǎng)巡視未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，風(fēng)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，葉片折斷、摔落現(xiàn)象極有可能發(fā)生，造成嚴(yán)重事故。” 對(duì)于風(fēng)電葉片故障來(lái)說(shuō)，最好的運(yùn)維方式就是提前預(yù)防。這不僅體現(xiàn)在風(fēng)場(chǎng)后期的定檢、巡檢，更重要的是要在葉片的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)就要杜絕原材料的缺陷。 德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所（IAF）日前開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于葉片材料質(zhì)量控制的掃描檢測(cè)裝置，就可以更好地為葉片材料把關(guān)。 據(jù)介紹，該裝置具有三方面特點(diǎn)：一是可以檢測(cè)識(shí)別復(fù)合材料的缺陷。在葉片制造中，需將近百層玻璃纖維有序?qū)盈B，層間多用環(huán)氧樹(shù)脂粘接。質(zhì)控難點(diǎn)在于，在粘接之前，玻璃纖維層要保持平整光滑、沒(méi)有起伏。采用紅外熱成像儀可進(jìn)行大面積表面檢測(cè)，而IAF研制的裝置則可以更精確地進(jìn)行深層檢測(cè)，且可用于檢測(cè)超聲方法不適用的部位。 二是橫截面檢測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)。材料掃描器的核心是一個(gè)高頻率的雷達(dá)，專(zhuān)用軟件可將發(fā)送和接收信號(hào)處理為可視化結(jié)果，從而能夠識(shí)別葉片橫截面毫米范圍內(nèi)的缺陷，比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確。這個(gè)雷達(dá)模塊采用砷化銦鎵半導(dǎo)體技術(shù)，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，體積只有香煙盒大小，可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)輸出測(cè)量情況。 三是通過(guò)縮短停機(jī)時(shí)間，降低維護(hù)成本。目前，主要通過(guò)專(zhuān)家敲擊來(lái)判斷葉片是否受損。用這種自動(dòng)化的雷達(dá)技術(shù)輔助，可以顯著減少停機(jī)時(shí)間，從而節(jié)約開(kāi)支，尤其適用于人工 維護(hù)難度大的、耗時(shí)費(fèi)力的海上風(fēng)電機(jī)組。據(jù)稱(chēng)，這種雷達(dá)掃描裝置同樣可以用于采用輕型復(fù)合材料的波音787、空客A350等新型飛機(jī)制造的檢測(cè)中。 據(jù)悉，該技術(shù)有望在2017年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展出。
06
2017-12
風(fēng)電葉片的常見(jiàn)缺陷及其傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)
風(fēng)能是一種可再生能源，近年來(lái)隨著風(fēng)能穩(wěn)定性的提高和風(fēng)電葉片成本的進(jìn)一步降低，這種綠色能源得到了快速的發(fā)展。風(fēng)電葉片是風(fēng)電系統(tǒng)的核心部分，它的轉(zhuǎn)動(dòng)可以將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為可用能源。風(fēng)電葉片一般都是由碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)缺陷和損傷，因此無(wú)論是生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)，還是使用過(guò)程中的跟蹤檢測(cè)都顯得十分重要。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和風(fēng)電質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)也成為了風(fēng)電葉片生產(chǎn)和使用過(guò)程中非常重要的技術(shù)。 1.風(fēng)電葉片的常見(jiàn)缺陷 風(fēng)電葉片在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷可能會(huì)在后續(xù)風(fēng)力系統(tǒng)正常運(yùn)作過(guò)程中發(fā)生變化，從而造成質(zhì)量問(wèn)題，其中最為常見(jiàn)的缺陷就是葉片上的微小裂紋（通常產(chǎn)生在葉片的邊緣、頂部或者尖端處）。而造成裂紋的原因主要來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷，如脫層等，通常發(fā)生在樹(shù)脂填充不完善區(qū)域。其他缺陷還有表面脫膠、主梁區(qū)域脫層和材料內(nèi)部的一些孔隙結(jié)構(gòu)等，見(jiàn)圖1。 圖1.風(fēng)電葉片存在的缺陷種類(lèi) 2.傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù) 2.1目視檢測(cè) 目測(cè)法被廣泛用于航天飛機(jī)或橋梁上的大尺寸結(jié)構(gòu)材料的檢測(cè)。由于這些結(jié)構(gòu)材料的尺寸都非常大，所以目視檢測(cè)所需的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，此外檢測(cè)的準(zhǔn)確度也依賴(lài)于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)。由于一些材料屬于“高空作業(yè)”領(lǐng)域，因此檢測(cè)人員工作的危險(xiǎn)性較高。在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)人員一般會(huì)配備一個(gè)長(zhǎng)鏡頭的數(shù)碼相機(jī)，但是長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)過(guò)程會(huì)造成眼睛疲勞。目測(cè)法可以直觀(guān)的檢測(cè)到材料表面的缺陷，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷卻無(wú)法檢測(cè)到，因此還需要其他有效的手段來(lái)評(píng)價(jià)材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 2.2超聲及聲學(xué)檢測(cè)技術(shù) 超聲波和聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是最常用的風(fēng)電葉片檢測(cè)技術(shù)，可細(xì)分為超聲回波、空氣耦合超聲波、激光超聲波、實(shí)時(shí)共振光譜技術(shù)以及聲發(fā)射技術(shù)等。迄今為止，這些技術(shù)都已經(jīng)被用于風(fēng)電葉片的檢測(cè)。 （1）超聲回波技術(shù) 超聲回波技術(shù)是一種常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)的原理也十分簡(jiǎn)單，短脈沖的超聲信號(hào)施加到目標(biāo)區(qū)域，然后信號(hào)經(jīng)過(guò)散射和反射之后被檢測(cè)到，通過(guò)信號(hào)處理獲取圖像數(shù)據(jù)。而檢測(cè)區(qū)域的深度則由信號(hào)結(jié)構(gòu)的時(shí)間來(lái)確定，因此該技術(shù)可以有效地檢測(cè)碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的厚度。Juengert A等利用超聲回波技術(shù)檢測(cè)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)合區(qū)域。超聲波經(jīng)過(guò)材料后會(huì)形成回波，如果樹(shù)脂和纖維結(jié)合不是很好的，信號(hào)會(huì)很明顯也很快被檢測(cè)到；反之，信號(hào)則會(huì)出現(xiàn)延遲或者消失。對(duì)于高阻尼材料需要施加高電壓脈沖，高頻波相比低頻波更加容易衰減，因此對(duì)于高阻尼材料低頻波更加有利于檢測(cè)，不同的聲波匹配不同的尺寸的缺陷，因此選取合適頻率的波長(zhǎng)取決于材料的阻尼性能和測(cè)試的分辨率兩方面的因素。 此外還可以將風(fēng)電葉片浸沒(méi)在水中進(jìn)行聲波檢測(cè)，利用不同的聲波轉(zhuǎn)換器（聚焦2.2 MHz和平面00KHz），可以有效地檢測(cè)材料內(nèi)部存在的缺陷尺寸。 在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上人們還開(kāi)發(fā)出二維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，可隨身攜帶，通過(guò)信號(hào)處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化，從而精確的檢出缺陷區(qū)域，并對(duì)風(fēng)電葉片進(jìn)行維護(hù)，這樣可以節(jié)約大量的時(shí)間。 （2）導(dǎo)波檢測(cè) 導(dǎo)波檢測(cè)也屬于無(wú)損檢測(cè)范疇，是通過(guò)機(jī)械力沿內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳播，傳播距離長(zhǎng)，衰減較小。導(dǎo)波傳遞過(guò)程中遇到缺陷區(qū)域會(huì)產(chǎn)生散射和反射信號(hào)，一般對(duì)回波進(jìn)行測(cè)試或者對(duì)間歇脈沖進(jìn)行測(cè)試，而收集的信號(hào)主要包括信號(hào)收集時(shí)間和振幅等，根據(jù)這些獲取的信號(hào)就可以獲得缺陷的信息。長(zhǎng)程超聲測(cè)試主要采用低頻率的導(dǎo)波來(lái)檢測(cè)玻纖增強(qiáng)風(fēng)電葉片。測(cè)試設(shè)備主要由低頻信號(hào)發(fā)生器、單軸信號(hào)掃描器和信號(hào)接收轉(zhuǎn)化器構(gòu)成。信號(hào)轉(zhuǎn)化器為PZT類(lèi)型，需要使用耦合劑。該技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電葉片監(jiān)測(cè)過(guò)程中也存在著不足之處，主要是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部的各向異性和生產(chǎn)過(guò)程造成的不均一性增加了測(cè)試過(guò)程中波的衰減和散射。 （3）超聲相控陣/超聲線(xiàn)陣列 相比傳統(tǒng)的超聲轉(zhuǎn)換裝置，相陣列超聲檢測(cè)裝置由16～256個(gè)小的脈沖發(fā)生裝置組成。一個(gè)相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)高端的計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)控制和運(yùn)行不同的元件，然后進(jìn)行檢測(cè)和收集回波信號(hào)。相比傳統(tǒng)的缺陷檢測(cè)，相控陣檢測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)不同的路徑來(lái)完成信號(hào)收集，因此增加了檢測(cè)的靈活性和有效性。 （4）空氣耦合超聲檢測(cè) 空氣耦合超聲檢測(cè)和普通超聲波的傳遞過(guò)程一樣，唯一的區(qū)別在于耦合介質(zhì)的不同，空氣耦合超聲檢測(cè)過(guò)程中，空氣取代了水和凝膠介質(zhì)。該檢測(cè)技術(shù)是一種無(wú)接觸的測(cè)試技術(shù)，可以有效地消除水和凝膠在測(cè)試過(guò)程中帶來(lái)的微小變動(dòng)，因此該技術(shù)的測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)過(guò)程都較快。 （5）激光超聲檢測(cè) 激光超聲技術(shù)出現(xiàn)于1960年，此后被用于材料的無(wú)損檢測(cè)。激光超聲檢測(cè)技術(shù)的圖像可以在單一點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)產(chǎn)生超聲波，從而造成超聲波在材料內(nèi)部傳遞，反映出不同區(qū)域的內(nèi)聚結(jié)構(gòu)。此外還可以通過(guò)對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)掃描獲取測(cè)試圖像。超聲波可以在高能脈沖激光的激發(fā)下獲取。Park B等利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電葉片脫層和脫膠現(xiàn)象的可視化檢測(cè)，該檢測(cè)技術(shù)在脫層區(qū)域存在信號(hào)衰減現(xiàn)象，相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。 圖2. 激光超聲檢測(cè)風(fēng)電葉片獲取的數(shù)據(jù);左圖為累積信號(hào)模式，右圖為標(biāo)準(zhǔn)模式 該技術(shù)存在著明顯的優(yōu)點(diǎn)： （1）不需要額外安裝傳感器； （2）可以在惡劣環(huán)境下快速完成檢測(cè)； （3）可視化的圖像數(shù)據(jù)且可以完成自動(dòng)檢測(cè)。
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2017-12
風(fēng)電機(jī)組葉片缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法
風(fēng)能是綠色的可再生能源，有良好的發(fā)展前景。我國(guó)可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能潛力巨大，資源豐富，總的風(fēng)能可開(kāi)發(fā)量約有1000—1500GW，?可見(jiàn)，風(fēng)電有潛力成為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。因此，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展也備受關(guān)注，而風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，一般由玻璃纖維復(fù)合材料制成，因其制造工藝的復(fù)雜性，在成型過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)缺陷；另外，由于工作環(huán)境的惡劣性與工況的復(fù)雜多變性，在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷。武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院的劉雙等研究人員通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的調(diào)研了解到，目前，對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法主要有X射線(xiàn)、超聲波、聲發(fā)射、光纖傳感器、紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)等。但每種檢測(cè)方法都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和使用局限性，而且并沒(méi)有完善的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)定檢測(cè)方法的適用階段。 【風(fēng)機(jī)葉片的損傷和缺陷分析】 風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生缺陷的原因是多方面的，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)孔隙、分層和夾雜等典型缺陷?？紫度毕葜饕怯捎跇?shù)脂與纖維浸潤(rùn)不良，空氣排擠不完全等因素造成；分層缺陷主要是因?yàn)闃?shù)脂用量不夠，二次成型等;夾雜缺陷的產(chǎn)生主要是由于加工過(guò)程中的異物混入。 此外，葉片在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，由于葉片本身尺寸和自重較大而且具有一定的彈性。因此，一定要做好保護(hù)葉片的工作，以防產(chǎn)生內(nèi)部損傷。值得注意的是，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中葉片也會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷，其主要形式有裂紋、斷裂和基體老化等，外界沖擊是產(chǎn)生裂紋的主要原因，斷裂通常是由缺陷損傷累積引起的，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行情況下葉片不會(huì)發(fā)生突然斷裂，而基體老化是由于風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)期工作在沙塵、雨水和鹽霧腐蝕的惡劣條件下。 【無(wú)損檢測(cè)方法的比較與分析】 X射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù) 對(duì)于風(fēng)電葉片而言，何杰等研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了X射線(xiàn)技術(shù)是檢測(cè)風(fēng)電葉片中孔隙和夾雜等體積型缺陷的良好方法，可以檢測(cè)垂直于葉片表面的裂紋，對(duì)樹(shù)脂、纖維聚集有一定的檢測(cè)能力，也可以測(cè)量小厚度風(fēng)電葉片鋪層中的纖維彎曲等缺陷，但對(duì)風(fēng)電葉片中常見(jiàn)的分層缺陷和平行于葉片表面的裂紋不敏感，文獻(xiàn)中對(duì)孔隙和夾雜等缺陷進(jìn)行了檢測(cè)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以觀(guān)察到缺陷的存在，可滿(mǎn)足葉片出廠(chǎng)前的檢測(cè)，能夠進(jìn)行定性分析。 中北大學(xué)電子測(cè)試國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員將X射線(xiàn)與現(xiàn)代測(cè)試?yán)碚撓嘟Y(jié)合，在數(shù)字圖像處理階段，通過(guò)小波變換與圖像分解理論，將一幅圖像分解為大小、位置和方向都不同的分量，改變小波變換域中的某些參數(shù)的大小，實(shí)時(shí)地識(shí)別出X射線(xiàn)圖像的內(nèi)部缺陷。朱省初等研究人員通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了不同工藝條件下的缺陷檢出情況，并表明進(jìn)行射線(xiàn)探傷的工藝管理是非常必要的。綜上可知，在實(shí)驗(yàn)條件下，X射線(xiàn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的缺陷檢測(cè)。 對(duì)于在役風(fēng)機(jī)葉片，由于受現(xiàn)場(chǎng)因素的影響及高度的限制，使用X射線(xiàn)檢測(cè)方法很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，但對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片的體積缺陷有一定的檢出能力，由于受葉片尺寸的限制，該方法還未廣泛的應(yīng)用于葉片的全尺寸檢測(cè)。 超聲波檢測(cè)技術(shù) 超聲波檢測(cè)技術(shù)比較適用于風(fēng)機(jī)葉片成型后的檢驗(yàn)，此時(shí)，風(fēng)機(jī)葉片還未安裝，檢測(cè)的目的是為了保證風(fēng)機(jī)葉片的出廠(chǎng)質(zhì)量；利用超聲波檢測(cè)技術(shù)可以有效地檢測(cè)厚度變化，能夠顯示出產(chǎn)品的隱藏故障，如分層、夾雜、氣孔、缺少膠粘劑以及粘結(jié)處粘結(jié)不牢等缺陷，從而可大幅度降低葉片失效的風(fēng)險(xiǎn)。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性，會(huì)產(chǎn)生反射、散射及衰減的影響，使得超聲波在復(fù)合材料多層結(jié)構(gòu)中的傳播變得復(fù)雜，針對(duì)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的超聲波檢測(cè)方法主要有脈沖回波法和空氣耦合超聲導(dǎo)波法。 由于該方法檢測(cè)周期長(zhǎng)，對(duì)不同類(lèi)型的缺陷需使用不同規(guī)格的探頭，在檢測(cè)過(guò)程中需使用耦合劑，也是局限性所在。所以，對(duì)于實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，超聲波檢測(cè)技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，但可以進(jìn)行出廠(chǎng)前的靜態(tài)檢測(cè)，對(duì)于缺陷存在的區(qū)域會(huì)形成反射脈沖，因此，可以判斷出缺陷產(chǎn)生的位置。 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù) 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)可對(duì)裂紋的萌生和擴(kuò)展進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而，能夠有效檢測(cè)出風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量水平，評(píng)價(jià)缺陷的實(shí)際危害程度，可預(yù)防意外事故的發(fā)生。在檢測(cè)過(guò)程中，接收的信號(hào)是缺陷在應(yīng)力作用下自發(fā)產(chǎn)生的，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于聲發(fā)射對(duì)環(huán)境因素十分敏感，因此對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)造成干擾，影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性，所以很難對(duì)缺陷進(jìn)行定量分析，但是能夠提供缺陷在應(yīng)力作用下的動(dòng)態(tài)信息，對(duì)于壽命評(píng)估有一定的優(yōu)勢(shì)，可對(duì)葉片進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。 該方法與超聲波法相比，在檢測(cè)靜態(tài)葉片質(zhì)量方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)；然而，由于該技術(shù)其對(duì)被檢件的接近要求不高，因而比較適用于在役風(fēng)機(jī)葉片的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用多傳感器長(zhǎng)距離布置的方式，能夠接收到葉片在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)，通過(guò)后處理，可以獲得損傷部位的動(dòng)態(tài)信息。采用該方法對(duì)葉片進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要是因?yàn)槿~片在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到外力作用，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，缺陷處在外力作用下會(huì)自發(fā)的產(chǎn)生信號(hào)，這樣就能夠判斷出缺陷產(chǎn)生的位置。 光纖傳感器技術(shù) 在風(fēng)機(jī)葉片的關(guān)鍵位置埋人光纖傳感器陣列，探測(cè)其在加工、成型及服役的動(dòng)態(tài)過(guò)程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變的變化，并對(duì)外力、疲勞等引起的變形、裂紋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與損傷評(píng)估。 光纖具有體積小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾等特點(diǎn)，本身既是傳感器，又能傳輸光信號(hào)，易于埋在構(gòu)件中而不影響構(gòu)件整體的強(qiáng)度，而且光纖可對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)的安全檢測(cè)，可探測(cè)出各種原因造成的材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷，因此，該方法具有很好的發(fā)展前景，但由于光纖傳感器存在性能穩(wěn)定性及價(jià)格方面的問(wèn)題，使其在應(yīng)用中受到很大的限制。 紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù) 國(guó)內(nèi)不少研究和文獻(xiàn)的調(diào)研說(shuō)明，紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)出玻璃纖維制葉片的幾種典型缺陷。并且，缺陷尺寸越大、深度越淺，冷卻過(guò)程中形成的最大表面溫差越大，使用紅外熱成像儀越容易進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于制造風(fēng)力機(jī)葉片的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，熱成像技術(shù)是一種比較適用的無(wú)損檢測(cè)方法，尤為適用于常見(jiàn)的分層和滲膠類(lèi)型的缺陷。 該方法與其他檢測(cè)方法相比，具有非接觸、可大面積遠(yuǎn)距檢測(cè)以及操作簡(jiǎn)單和易于實(shí)時(shí)觀(guān)察等特點(diǎn)，更加適用于風(fēng)機(jī)葉片的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；但由于受到塔筒的高度限制，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中有一定的局限性，考慮到光線(xiàn)的照射以及葉片表面溫差較小等因素，這都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成不利影響，對(duì)于缺陷的檢出和定性分析有一定難度。所以，該方法在應(yīng)用方面還有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)研究，研究意義較大。
