风电叶片常见损伤及其维护研究的进展介绍

　　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