风力发电机叶片损伤原因及维修措施

风力发电机叶片损伤原因及维修措施

崔靖

大唐云南发电有限公司新能源分公司

邮编:650200

摘要：风力发电机在长期的运行过程中，由于受到了复杂化以及多变性自然环境因素的影响，从而造成了不同形式的损伤以及故障问题，且部分损伤在通常情况下难以得到有效避免，导致风力发电机叶片在运行的过程中，由于受到了机械传动的干扰，使其逐渐出现了断裂以及折断等情况，从而带来了停机问题。现阶段针对风力发电机叶片在运行过程中所受到的损伤原因进行全面化的分析，并及时的找出完善的维修措施，提高风力发电机叶片损伤问题维修工作的整体水平，充分的满足社会生产以及日常生活的用电需求。

关键词：风力发电机；叶片损伤；产生原因；诊断措施；维修方法

风力发电机叶片在运行的过程中，由于受到的恶劣环境因素的影响，并且遭受了较大的风力荷载，并且随时都有可能出现故障问题，从而对风力发电机带来严重的损害，通过对相关维修技术和管理措施的有效使用，采用先进的诊断技术，明确造成风力发电机叶片损伤问题的相关原因，及时对相应的故障区域进行有效处理，保障叶片的正常使用。

1. 风力发电机叶片在运行过程中出现损伤的相关原因

1.1天气等方面的影响

首先，雷击属于风力发电机叶片损伤问题的主要诱因，若叶片当中的留设空间受到了堵塞等问题的影响，则会在下雨天形成严重的积水情况，若遭遇到雷击等问题时，其内部的水分会瞬间蒸发，此时所产生的蒸汽压力会导致叶片出现爆裂等情况。若无法针对叶片的连接点进行加固处理，并难以及时的清除叶片当中的杂质，不仅无法保障流水孔的畅通性，也会对由于雷击对风力发电机叶片所造成的损伤；若无法对风力发电机的防雷系统进行全面化的检查，则不利于保障系统运行的通畅性。其次，风力发电机叶片在转动的过程中，由于超过了额定的风速限制，那么风力发电机会直接对叶片实施顺浆操作，避免叶片的荷载能力过大而受到损伤，但由于风速和风向具有不确定性，导致叶片受到了较大的剪切力，使叶片的荷载量超过了设计方案当中的荷载限制，导致叶片受到损伤。最后，由于风力发电机在大多数情况下安装在风沙较大的区域，并在转动的过程中由于叶尖受到了较高的线速度，在额定的转速作用下使叶尖的线速度超过了70m/s，促使环境当中的沙子对叶片的前缘部分造成严重的磨损，从而带来了开裂问题。

1.2难以保障叶片设计的合理性

在设计风力发电机叶片的过程中，主要包括了叶片的机动外形设计以及结构设计的两个不同的部分。叶片的机动外形设计对风力发电机的运行质量具有重要影响，在大多数情况下风力发电机通常会采用以水平轴为主的设计形式，并在叶片的制造过程中使用玻璃纤维增强材料，将三支相同的叶片进行组合。由于受到了自然环境的影响，风力发电机叶片所承受的各种外力由于具有突变性的特点，对叶片造成了严重的损伤，在设计叶片的过程中，若无法对自然环境因素进行综合考虑，或者难以实施大量的理论计算，则不利于对叶片动静态荷载情况的全面测试，同时无法结合实际情况为叶片设计工作打造完善的保障措施。由于叶片在实际的使用过程中，需要通过迎风操作获取相应的风能，所以需要保障叶片结构设计的合理性，使用高质量的制作材料以及先进的工艺方法，使叶片本身能够承受较大的风力，在保障叶片设计可靠性的基础上，确保弯曲和力矩等基础元素达标。

2. 维修风力发电机叶片损伤问题的有效措施

2.1全面检测风力发电机叶片故障

一方面，使用超声检测方法。在使用超声探伤技术的过程中，需要在风力发电机叶片的其中一侧发射相应超声信号，并在叶片的另一侧实现对信号的有效接收，此时可以使用超声探头实施信号的接收工作，对信号所反射出的波形幅度数值以及实际的时间差进行分析，明确的掌握叶片的损伤程度。超声探伤技术是通过对复合材料本身所具备的缺陷进行分析，并充分的掌握材料的声学性质，通过对超声传播方法的有效使用，分析损伤问题所造成的影响，对材料内部或者表面所存在的缺陷进行有效检测。不仅如此，在检测的过程中还可以选择多个不同的点，并发射相应的超声波，保障多点超声检测工作的有序进行，在叶片的表面对需要接收的空间层超声信号进行扫描，对所检测到的数据信息进行有效处理，再通过还原波动图像，获取清晰的超声反射界面，达到叶片损伤检测可视化的目的。

另一方面，还可以使用热成像检测方法。热成像检测方法属于风力发电机叶片无损检测技术当中的主要类型，通过对物体施加相应的热流，在保障热流均匀性的同时，若物体的实际温度与周边环境的温度之间存在较大的差异，那么热流则会在物体的内部产生流动的情况。此外，若风力发电机叶片材料的内部存在缺陷、分层或者裂缝等损伤问题时，则会导致此类区域的导热系数难以保持连续性的状态，通过对环境与材料之间所产生的温度差在材料内部形成的热传递情况进行分析，再使用红外线探测成像技术，准确的找出异常情况的相关区域，对损伤探测结果进行深入探讨。另外，在使用无损检测技术的过程中，需要将其作为风力发电机叶片故障诊断环节的核心技术，对连续介质当中的热流系数进行探测，及时的掌握叶片的损伤情况。

2.2维修风力发电机叶片常见故障的方法

2.2.1保障避雷系统的畅通性

在使用电桥测量风力发电机叶片电阻的过程中，需要对叶尖到叶根或者叶身到叶根之间所存在的电阻值进行测量，并在确定电阻值之后，将其与设计方案当中的额定电阻值进行对比，通过适时地调整使电阻值能够符合设计要求。与此同时，还需要对叶尖接闪器以及叶身接闪器的设置情况进行分析，对两者与与导线连接点之间的距离进行检查，避免期间出现松动的现象。除此之外，在检查避雷系统的过程中，还需要保障流水孔的通畅性，通过对流水孔的疏通处理，避免出现流水孔堵塞等方面的问题，从而减少雷电误导损伤等情况。不仅如此，在测量风力发电机叶片电阻值的过程中，为了有效避免电阻值测量的异常情况，需要保障导线连接阶段的通畅性，对出现异常的区域进行排查，在明确异常故障类型的基础上，采用有针对性的维修方法。

2.2.2实现对油漆剥落问题的有效处理

在沿海地区由于受到了盐雾的影响，导致风力发电机的叶尖部分出现了发黑的情况，不利于保障叶片的质量。不仅如此，由于风力发电机叶片在实际的运行过程中，受到了恶劣自然环境条件的影响，若在实施涂层处理工作阶段，无法针对表面的杂质进行全面化的清理，或者在叶片的运输以及吊装过程中出现了刮蹭等问题，则会导致叶片在后续的运行环节当中出现了严重的油漆剥落情况，不利于保障叶片的质量。在油漆剥落等问题的影响下，为了保障风力发电机的叶片质量，需要针对出现油漆剥落或者发黑的区域进行全面化的清理，并逐步扩大清理作业的实施范围。同时，还需要将发黑或者脱落区域当中的灰尘进行清理，再在对其表面进行修形处理，在打底处理的支撑基础上，待固化作业落实之后，再对叶片的面漆进行处理，通过添加耐磨型的油漆涂层，加强风力发电机叶片的风沙以及盐雾抵抗能力。

结语：在风力发电机的运行过程中，由于受到了恶劣气候条件的影响，导致风力发电机叶片在使用阶段容易出现损伤和故障问题，不利于风力发电机的正常使用，不仅会带来严重的经济损失，也难以满足社会生产和日常生活的用电需求。在风力发电机的日常运行过程中，需要加强对叶片使用状态的检查力度，并定期开展严格的巡检工作，对故障因素进行全面记录，同时还需要使用先进的检测技术，及时的找出故障发生位置，并采取有针对性的维修措施，在最大程度上降低断裂等问题的发生几率。

参考文献：

[1]顾永强、冯锦飞、贾宝华、周拓.风力发电机叶片折断对叶片动力影响分析[J].内蒙古电力技术,2020,(05):7-10.

[2]许帅,霍志红,许昌,等.限功率控制下风电机组叶片疲劳损伤研究[J].太阳能学报,2020,(01):288-295.

[3]王娜,王磊.低温型风力发电机叶片缺陷自动检测方法研究[J].自动化与仪器仪表,2020,(03):43-46.