风力发电机机组叶片是吸收风能的主要部件,因其常年高速运行在露天环境,雷电、沙尘、雨水等均会对其造成损伤,是风力发电机组最易发生损伤的部件,根据叶片损伤类型分为涂层失效、复合层失效、粘接失效、组件失效。根据损伤程度将损伤分为4类失效等级,分别为高报警、报警、预警、正常。
损伤及处理
涂层失效
涂层失效是指叶片表面涂层在正常使用过程中由于外部环境风沙、雨水、盐雾等恶劣环境或涂装过程中遗留缺陷引起的异常,属于非结构性损伤\缺陷。典型的涂层失效主要有:
a) 因外力引起的在叶片涂层表面形成的砂眼、凹陷、鼓包、龟裂;
b) 因雷击引起的表面涂层灼伤、剥落;
c) 因制造过程引起的表面涂层流挂、针眼、脱落、气泡。
损伤等级及处理建议:
损伤等级:预警-可修非结构性损伤
处理建议:风机可正常运行,择期选择小风季节按标准工艺流程修复。
前缘砂眼
损伤等级:预警-可修非结构性损伤
处理建议:1)风机可正常运行,择期选择小风季节按标准工艺修理;
2)前缘修理时宜选择耐雨蚀性能优异的油漆或贴膜进理。
叶片前缘涂层严重腐蚀
损伤等级:报警-可修非结构性损伤
处理建议:1)风机可正常运行,选择近期风速较小工况时按标准工艺流程修复;
2)此类损伤对叶片气动影响较大,尽早修复可尽量减少发电量损失。
复合层失效
复合层失效是指叶片玻璃纤维或碳纤维复合层本体因受外部环境或制造过程中遗留缺陷引起的异常,属于结构性损伤。典型的复合层失效主要有:
a)因外力而引起的复合层裂纹、分层、鼓包、凹陷等;
b)因外力而引起的复合层穿透性损伤;
c)因雷击引起的复合层灼伤;
d)因制造工艺引起的纤维褶皱、干纤维、表层白斑。
叶片前缘涂层严重腐蚀
损伤等级:报警-可修结构性损伤
处理建议:
1)风机可正常运行,需及时修复处理;
2)叶片壳体蒙皮非主要受载区域,但长时间“带病”运行会严重影响壳体屈曲变形,修复前需密切关注损伤演变趋势。
叶片主梁区域复合层横向裂纹
损伤等级:高报警-可修结构性损伤
处理建议:
1)风机不可运行,需停机等待修复处理;
2)受损区域位于叶片主梁上关键承载置,且对受损区域的纵深程度暂无法鉴定,继续运行存在叶片折断的风险。
叶尖雷击开裂
损伤等级:高报警-不可修结构性损伤
处理建议:
1)风机不可运行,需停机等待修复处理;
2)修复前需对防雷系统进行检查,结构性修理按标准工艺流程进行即可。
叶根雷击形成贯穿性损伤
损伤等级:高报警-不可修损伤
处理建议:风机不可运行,需更换叶片。
粘接失效
粘接失效是指叶片上下壳体、壳体与梁粘接区域因外部环境或制造过程中遗留缺陷引起的异常,属于结构性损伤。典型的粘接类损伤主要有:
a)因外力引起的叶片导向边或尾边粘接区域开裂、脱胶;
b)因雷击引起的叶尖后缘上下壳体开裂;
c)因制造过程引起的粘接区域空隙、胶层过厚。
损伤等级及处理建议:
叶片后缘粘接开裂
损伤等级:报警-可修结构性损伤
处理建议:1)风机不可正常运行,选择近期风速较小的工况时按标准工艺流程修复;
2)修复前密切关注损伤演变趋势。
叶片后缘粘接开裂约3米
损伤等级:高报警-可修结构性损伤
处理建议:1)风机不可运行,需停机等待修复处理;
2)叶片修理时,需检查损伤区域附近主梁结构是否与壳体存在粘接脱离;检测防雷系统是否失效。
后缘开裂引起的结构损坏
损伤等级:高报警-不可修损伤
处理建议:1)风机不可运行,需更换叶片;
2)因叶片后缘开裂,引起结构失稳,继续运行后导致整体结构破坏,造成不可修复损伤。
组件失效
组件类损伤是指叶片结构性连接组件(如叶尖刹车系统组件)和非结构性功能组件(如防雷系统、涡流发生器、失速条、挡雨环、盖板等)在正常使用过程中或装配过程中引起的异常。典型的组件类损伤有:
a)叶尖刹车系统液压缸损坏、双耳连接件损坏、双头套筒损坏、钢丝绳断裂、销钉脱落、直行弹簧损坏;
b)叶片防雷系统接闪柱损坏、雷电峰值记录卡脱落、防雷导线断裂、导线连接处松动;
c)叶片挡雨环脱、人孔盖板松脱、开裂;
d)叶片气动组件(如涡流发生器、格尼襟翼、T 型扰流板、失速条等)脱落或破损。
损伤等级及处理建议:
损伤等级:预警-可修非结构性损伤
处理建议:
1)风机可正常运行;
2)择机进行修复。
小叶尖桨叶卡涩
损伤等级:报警-可修非结构性损伤
处理建议:
1)风机不可正常运行,需及时修复处理;
2)小叶尖因内部螺栓脱落,导致桨叶不能正常运作,影响风机功率输出。