风力发电机叶片损伤分析及维修建议

风力发电机叶片损伤分析及维修建议

巩宝莹

山东龙源风力发电有限公司 山东省济南市 250000

摘要：随着全球能源互联网的推进，清洁能源发展应用已成为经济发展不可或缺的助力，而在清洁能源当中，目前来说最为重要的都是风能，利用风能转化成电能能够弥补其他资源的不足。这就激发了目前电力企业大规模建设风力发电站，风力发电厂建设发展在当今的时代大背景下已经走到了新的历史时期。在风力发电机结构中，最重要的零部件就是叶片，叶片的安全和稳定是保障风力发电的重要基础。如果叶片存在损伤，就容易留下安全隐患，在运行过程中引起安全事故。本文就简要分析风力发电机叶片损伤问题，并且针对损伤分析提出一些维修建议。

关键词：风力发电机；叶片；损伤分析

前言

在清洁能源当中，目前来说最为重要的就是风能。相比于其他清洁能源，风能更为广泛且普遍，更容易将其转换为电能。同时风能相对来说成本低，而且来源取之不尽，利用风能转化成电能能够弥补其他资源的不足，而且在整个风能发电过程中是无污染无公害的。风力发电的优势促使我国风力发电站规模的迅速发展和扩大，风力发电已经成为了我国清洁能源发电的重要途径之一。但是在风力发电过程中，要想保证发电稳定安全，必须重视风力发电机的叶片损伤问题。叶片是风力发电机用来发电的最主要零部件，如果叶片存有损伤就无法保证风力发电机正常发电。并且，由于风力发电机室外工作的特性，叶片面临着很多外界环境带来的损伤威胁，出现故障的可能性比较高，需要引起重视。

1风力发电机叶片损伤分析

1.1叶片设计问题

叶片设计问题是目前风力发电机叶片损伤的一个重要因素之一。叶片的设计主要包括不同方面。第一个方面是叶片的气动外形设计，这一个设计方面是用来决定风力发电机的实际发电能力的。通过设计叶片气动外形，决定了每一次叶片转动，将风能转化为电能的效率。现阶段绝大部分的风力发电机叶片气动外形都是采用翼型沿叶片展现的气动外形，这种气动外形能较好的平衡风机转速和风能转化率。第二个设计方面是风力发电机的结构设计，结构设计要求叶片在转动过程中结构能够抵御风力和离心力，具备较强的结构刚度。目前的结构设计主要采用水平轴，三叶片结构。目前的叶片设计进行运算和模拟，提前考虑了很多因素，并且尽可能的采用合理科学的设计方式，但是由于过去风力发电机的普及度低，缺乏实际使用经验，叶片设计所借鉴的一些参数和数据不太符合实际运行情况。风力发电机在实际运行过程中面临各种多变的外部环境和设备的实际使用状况，或多或少的还会出现很多突发因素影响到叶片的实际使用，尤其是目前大规模风力发电站的组建和运行，这种情况更加常见和频发，已经影响到一些风力发电机的实际使用，并且反馈过去的一些叶片设计方面存在着一定的问题和错误^[1]。

1.2叶片工艺问题

由于我国风力发电领域起步较晚，风电站组建时间较短，缺乏足够的时间对风力发电技术应用进行检验，叶片制作工艺上还不够成熟，也缺乏经验上的沉淀，导致叶片工艺存在问题。目前我国常用的叶片主要使用真空灌注工艺，这种工艺我国在其他领域使用过，也积累过一定的使用经验，但是应用到风力发电机叶片制作上来还是需要一定时间来适应，目前我国叶片就处在这种适应过程中，很多小问题亟需解决。在叶片的制作过程中，自动化生产程度还不够高，很多地方需要制作工人手动进行，给叶片制作质量和精度带来了很多风险。叶片的零部件组装和粘接过程相关工艺也不够成熟，目前很多厂商的品控情况存在着一定的问题，组装和粘接过程中还是无法避免气泡的产生，在后续使用过程中埋下了安全隐患，容易在高强度运转中因强度不足出现损伤甚至断裂的情况。同时，由于目前风力发电站组建规模日益庞大，发展速度较快，相关的专业人才培养速度达不到实际要求，尤其是风力发电机叶片制作方面，人才缺口相当大，缺乏足够多的制作人才，不仅无法满足叶片工艺上的改良，甚至无法满足叶片生产的需求。在叶片生产过程中，很多厂商为了增加生产速度，往往加快生产线生产速度，同时增多生产工时，这样做给制作工人带来了很大的压力和挑战，制作工人在这种高强度的工作状态下难免会增加疏忽大意的机率，容易在制作过程中出现人为失误，给叶片质量造成影响^[2]。

1.3叶片运输过程损伤

叶片运输过程损伤是目前风力发电机叶片损伤的应该避免的一个因素。叶片从生产厂商制作完成后，需要运输到风力发电站当中进行组建，这个环节几在实际过程中很容易出现问题，让叶片在运输过程中损伤。现阶段常用的叶片长度较长，基本都超过了四十米，重量也较大，一般超过了六吨，一般的货运车辆无法承载，大多数情况是借助于火车或者超重型货运汽车进行运输。在实际运输过程，对车辆要求高也就意味着吊装和运输过程要求高。这类大型物件吊装和运输过程中是需要避免碰击和摔落的，因为可能很小程度的撞击都会让叶片出现局部损伤，而小小的局部损伤就可能让整个叶片报废。

1.4恶劣天气影响

恶劣天气是无法避免的一个因素。很多极端天气，比如暴雨，暴雪，风沙，雷击等恶劣情况都非常容易损伤到叶片的叶尖和内腔，雨水和暴雪会堵塞叶片的排水孔，损伤到内部，造成内部积水，雷电和风沙会损害叶片叶尖和表面，造成不可逆的外部受损。

2风力发电机叶片损伤维修建议

2.1定期表面喷漆处理

叶片在恶劣天气下，尤其是面对雷电和风沙天气，表面最容易受损。同时运输过程中也可能磨损叶片表面。面对这种损伤，定期表面喷漆处理是解决损伤的好办法。恶劣天气会表面喷漆处理能够弥补损伤带来的表面涂层脱落问题，同时有效的保护表面应对受损。进行表面喷漆处理，要注意对损伤部位进行清理工作，将受损部位进行清理完成后再进行表面喷漆处理^[3]。

2.2加热固化叶尖部分

叶片面对雷击和撞击时，叶尖部分是受损的重点区域。加热固化叶尖部分是解决这种受损问题的有效方法。加热固化叶尖部分能够提高叶尖强度，让叶尖更好的面对外力冲击，避免叶尖开裂情况。加热固化叶尖部分过程中要注重先用锥体进行扩口，然后清理损伤部位，填涂胶黏剂，再进行加热固化，然后进行叶尖定型，让叶尖强度提高，随后进行表面打磨处理，提高叶尖部位的光滑程度，避免表面存有裂纹或者沙眼等隐患^[4]。

2.3合理设计避雷系统

避雷系统要进行合理设计，风力发电机处在外部无保护的环境下运行，完全避免暴雨雷电等恶劣天气是不可能的，所以要提前防患于未然，做好避雷系统的设计，提高风力发电机面对恶劣天气的能力，做好叶片避雷保护。

3结语

综上所述，目前电力企业大规模建设风力发电站，风力发电厂建设发展在当今的时代大背景下已经走到了新的历史时期。要想保证发电稳定安全，必须重视风力发电机的叶片损伤问题。叶片是风力发电机用来发电的最主要零部件，如果叶片存有损伤就无法保证风力发电机正常发电。要对叶片设计问题，叶片工艺问题，叶片叶片运输过程损伤，恶劣天气影响等诸多引起叶片损伤的因素进行重视，在对风力发电机叶片损伤进行维修时，要注重定期表面喷漆处理，加热固化叶尖部分，定期表面打磨修型，合理设计避雷系统，尽可能的在维修损伤叶片的同时注重保护叶片，减少叶片受损的概率，为风力发电机安全运行打下良好的基础。

参考文献：

[1] 罗慧敏.张锦南，陈余岳等.我国大型风力发电叶片产业的现状分析[J].玻璃钢，2018（8）：12-13

[2] 张由君，杨涛.风力发电叶片运行和维护过程中常见损伤分析及处理措施[J].广东电力，2012（4）：49-52.

[3] 陈余岳，姚辉.1.5MW变速恒频风力机玻璃钢叶片结构设计[J].玻璃钢学会第16届全国玻璃钢/复合材料学术年会论文集力，2016，A-2:7-10.

[4] 新交通，周鹏展.大型水平轴式风电叶片的结构设计[J].可再生能源，2019（27）：65-68.