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

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

吕良华

大唐贵州发电有限公司新能源分公司

摘要：叶片是风电机组中的关键部件，其性能好坏直接影响着整个风力发电系统的运行效果。由于叶片长时间处在自然环境中，容易受到各种环境的影响，尤其是雷电、冰雹、雨雪、沙尘的侵蚀，风机随时可能损伤危，险系数极高，容易发生重大事故。如果叶片发生事故，需要立即停止发电及时进行抢修，必要时更换叶片，导致风力发电运行维护成本过高，影响风力发电厂的经济效益。目前，风电企业还没有认识到叶片维修的重要性，忽视了维修资金投入，导致叶片运行隐患甚多，随时引发安全事故,降低了风电场的经济效益。基于此，本文对风电机组运行和维护期间的常见损伤问题进行了分析，并提出了具体的处理建议，仅供参考。

关键词：风力发电；叶片运行和维护；常见损伤；处理措施

引言

风力发电叶片是风力发电机组的重要组成部分，随着近些年风力发电行业的快速发展，许多大型板材行业得到了快速发展，并在生产、运输、吊装、运行等方面取得了长足的进步，同时也出现了不同程度的损伤，这种损伤不但会影响风力发电的生产量，而且还会破坏叶片制造商和风电机组运营商的声誉，降低企业经济效益。本文对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进行了研究。

1叶片损伤原因分析

1.1　运输和吊装造成的损伤

无论采用各种工艺和标准，每台风力发电机叶片出厂质量都符合国家规定的要求，因此，叶片的维护和保养需要从装载开始，叶片在道路运输过程中，会受林区、山区，叶片的叶尖与树木刮碰，破坏叶片的质量，叶片末端如果与树枝切割中发生小疤痕，叶片会逐渐造成隐藏事故。叶片表面具有一定的光滑性，沙粒在落下时可以转移它们的受力。如果叶片表面由于划伤而形成松树表面，那么这里的砂粒阻力会发生转变。据相关数据统计，在叶片运输过程中，外部原因对风机叶片的截面积的影响，可占叶片上部受损部分的主要比例。前期叶片受伤的原因是主要是吊装。叶片在吊装过程中，绳索和张力也会不同程度的损伤叶片，尤其是前缘(叶片切割区域)的受损比较严重。当吊起叶片时，绳索和夹具会偏离叶片的中心位置当叶片偏离地面时会偏转角度，会在不同角度产生复位移动和摩擦复位现象。

1.2自然原因造成的损伤

风机叶片损伤类型比较多（1）雷击伤害比较常见，风电机组为了提升电量，需要安装在山区或地势较高的位置，夏季在雷雨天气易受雷击,电压比较大，会损伤风机叶片结构，导致表面出现烧伤，损伤叶片表面结构。（2）开裂脱落损伤。风电机组的叶片是复合而成的，如果长时间在强风、沙、雷、雨等环境的下运行，其侵扰性比较大，并在长期旋转过程中出现质量差异，如损伤、裂缝、表面局部脱落等损伤严重时还会出现倒塌的危险[1]。

2风力发电叶片运行和维护中损伤问题的处理措施

2.1　普通损伤类型及其修复措施

(1)前缘腐蚀问题导致机翼类型发生变化。如果机翼在运行过程中形状变形，会降低叶片的捕捉能量，因此，前缘损伤需要及时恢复并，根据损伤情况对其表面进行涂层并及时进行清洗，然后再使用叶片原材料，做好外表面的耐磨涂层和保护膜，防止在运行过程中受风沙的损伤。(2)边缘的裂缝，板边缘发现的裂缝，应及时分析原因尽快恢复，否则裂缝会变得越来越长，并在空气的长期影响下，蒙皮会自动脱落，甚至破裂。如果叶片中的裂缝长度可控，可以进行修复裂，缝太长，必须对整个叶片进行更换，无形中增加了材料的成本和维护成本高还，会降低发电量。在恢复过程中，还需要合理选用工具，及时清理裂缝和粘结层，填充结构粘结层，并使用纤维层进行涂抹，以防止再次出现裂缝。(3)后缘损伤后缘损伤，该损伤在早期容易进行处理，如果不注意轻，微损伤日益严重，导致裂缝沿部位护栏断裂，直通到梁，并沿着梁撕裂，损伤严重无法修补。因此在，早期发现损伤问题，需要及时根据损伤情况进行修复，及时清洁粘合剂或玻璃纤维层、恢复层和结构层，防治损伤的进一步扩散，延长整个叶片的使用寿命。(4)表面裂纹，即使叶片在运行过程中，出现很小裂纹和粘土外壳也，会将水渗入复合材料中，尤其是在冬季，水会冻结导致内核损伤加剧。小裂缝一旦扩散，会影响叶片的正常运行，严重时出现脱落。合理选用工具消除表面裂缝，恢复损伤表面。(5)雷电系统损伤，叶片受雷击出现损伤，如果导雷器不能发挥自身的作用，导致叶片损伤或不能正常工作,雷电交加时叶片很容易被击。因此，需要定期对避雷系统进行全面的检查和监测,如果发生避雷系统问题,应及时更换，降低叶片损伤的概率，以保证叶片的正常运行[2]。

2.2叶片在线状态监测

(1)光纤传感器监控。目前,部分风力发电厂普遍使用光探测系统来对其运行进行监控，光纤传感器的工作效率很高，主要将光作为载体，用光传输信息。因此，光纤传感器自身具有一定的优势，如：电绝缘性好、抗电磁干扰、灵敏性好等。需要合理使用叶片中的光学网格传感器，进一步传输有关应力和变形的信息，以全面监测叶片故障。光纤风机监控系统结构比较复杂，主要由光传感器、光传输、数据传输模块组成。如果在叶片的位置安装光学传感器技，术人员可以通过传感器及时掌握运行信息数据实，时掌控监控叶片的运行状态。(2)振动监测法。在叶片工作过程中，会受剪切风、变桨、偏航、叶片自身属性的影响，出现振动故障，影响叶片的作用。如果风轮叶片和发电机在运行中出现共振之后，叶片可能会发生故障,影响发电量，还会出现各种安全问题因，此，需要对这方面进行控制，一旦在运行中出现出现振动问题，必须及时解决，并安装无线传感器，结合叶片型号，对其进行监测，为安装获得准确数据，及时分析所获得的叶片信息，并制定相应的解决措施有效消除故障问题。

2.3风电机组运行数据分析

及时分析风电机组运行数据，能够及时发现叶片运行中存在的安全隐患，实践表明，我们需要从发动机电流、温度值、混合角度值、风电机组振动值等方面对风电机组运行数据进行分析，掌握叶片的异常情况，有效地防止叶片故障发生的概率。

2.4叶片运行中的定检

目前,在国内风电场运行管理方面，主机的螺栓力矩校验比较常见，需要对其润滑系统进行全面监测，对叶片的检查实际上比较少，叶片的检查需要根据风电机组运行年限为准，一般1年需要定检,需要合理选择定检方法，传统的定检方式主要有：望远镜，通过望远镜来观察叶片的外部和表面，这种方法需要重视观察叶片内部状态的检查触，摸检测方法，先进技术平台或蜘蛛侠的形式，缩短使工作人员和高空叶片之间的距离，观察叶片外观,检测到微小的偏差，但该方法的成本高、风险大[3]。

结束语

风电机组叶片是发电机运行的基础保障也，是风电机组的部件之一只，有确保叶片的状态效果，才能提升整机的发电性能和效率，这也是目前风电企业关注的重点。定期检查叶片，及时发现问题并采取措施解决，降低事故发生的概率，稳定电场经济收益。由于叶片的事故多发在盛风期，维修或更换叶片，会影响企业的经济效益，因此，需要做好叶片的设计工作，延长其使用寿命，降低维修次数，只需要对叶片进行定期保养和维修即可，以保证风机的稳定运行，为风电场安全运行提供保障。

参考文献：

[1]谢理国,余旭,刘卫兵.风力发电叶片雷击损伤修复方式研究[J].天津科技,2016,43(08):93-94.

[2]乔小亮.风力发电复合材料叶片运行过程中的故障损伤分析[J].科技传播,2012,4(13):113-114.

[3]张尤君,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,2012,25(04):49-52.