风电叶片的测试方法有多种。Evident NDT 大系统部门针对风电叶片行业开发了全自动叶片检测系统 WBIS(Wind Blade Inspection System),该系统通过集成 AGV(自动导航小车)、机械手、电池组等进行检测。同时,长期以来风机叶片行业及材料力学界在叶片外观缺陷诊断手段上进行了大量研究测试,但至今仍难找到适用于风场运维实际的高效叶片外观检测方法。CT 无损检测方法中,X 射线检测技术是检测风电叶片中孔隙和夹杂等体积型缺陷的良好方法,可以检测垂直于叶片表面的缺陷。识别风电叶片属性参数的测试方法包括风机叶片加载,计算叶片各个截面的弯矩分布,测量叶片各个截面的应变等步骤。叶片监测方法主要包括人工检查法、应力测试法和无损检测法。人工检查法是叶片监测中最简单、直接的方法;应力测试法是利用应变计或压力传感器等设备对叶片进行应力测试;无损检测法包括多种方式,如采用 PAUT 检测大型风电叶片,从风电叶片表面检测,叶片的分层、脱黏、褶皱、基体老化(腐蚀坑)等缺陷采用纵波直射法检测,裂纹、断裂的开裂方向与叶片表面垂直,采用横波斜入射法检测。商发叶片无损检测方法包括目视检查,通过肉眼观察叶片表面是否有明显的损伤或裂纹;声发射检测,利用传感器和声学技术检测叶片表面的微小拉伸或撞击引起的声波信号;红外热像检测,使用红外热像仪来检测叶片表面的温度分布;超声波检测、X 射线检测、振动分析、磁粉检测等。风力发电机组叶片检测标准包括检查叶片是否掉漆,掉漆的位置和面积以及检查叶片是否有破损,损伤部位等内容。作为验证风电叶片结构强度和极限承载能力的有效方法,风电叶片静力测试一般需要通过在 4 个方向,分别对试验叶片进行加载载荷。
风电叶片全自动检测系统 WBISEvident NDT 大系统部门针对风电叶片行业开发了全自动叶片检测系统 WBIS。该系统通过集成 AGV(自动导航小车)、机械手、电池组、水循环系统、控制系统,并结合 Evident 自主开发的 Focus PX 及软件组成高效的全自动化检测系统。检测区域为翼梁和腹板粘结的完整性检查,扫描过程中无需操作员。得益于定位点,WBIS 能够自动连续检测叶片两侧。探头在腹板区域移动,AGV 和机械手将它们的轴组合起来,以创建 X&Y 光栅扫描。检测动线中绿色箭头表示 AGV 移动,红色箭头表示机械手移动。两个方向上的扫描分辨率由用户选择,以获得数据分辨率及检测效率。例如腹板长度 60 米长,分辨率在翼弦方向为 1mm、翼展方向为 3mm、0.1mm A 扫并沿弦线进行 500mm 的扫描,检测时间为 2m/min,数据大小为 10.3GB,上传速率为 100MB/s。WBIS 检测数据被划分为 700MB 的文件,一旦可用,就可以进行动态实时传输,数据分析可以更早地开始,并在收到前两个文件后立即开始,而非等到整个检测过程完成之后再分析。WBIS 数据可以轻松上传到远程位置(或者云服务器上)进行远程集中分析。WBIS 具有全自动检测、检测过程无需人员操作实现远端控制、高检测效率、扫查分辨率可根据需求调整、自带安全传感器及定位点实现较高安全性、独立系统所需装置均安装于机上无外界电缆水管占地面积小小于 2 平方米、针对不同叶形检测设置快速切换无任何机械调整、机械手传感器及水楔自由角度实现叶片曲率变化的仿形检测、水循环系统实现供水回水动态循环实现稳定耦合等优势。
风电叶片 CT 无损检测方法风机叶片在生产制造过程中会出现孔隙、分层和夹杂等典型缺陷,孔隙缺陷主要是由于树脂与浸润不良、空气排挤不完全等因素造成;分层缺陷主要是因为树脂用量不够、二次成型等;夹杂缺陷的产生主要是由于加工过程中的异物混入。此外,叶片在运输和安装过程中可能产生内部损伤,在运行过程中也会出现不同程度的损伤,如裂纹、断裂和基体老化等,外界冲击是产生裂纹的主要原因,断裂通常是由缺陷损伤累积引起的,基体老化是由于风机叶片长期工作在沙尘、雨水和盐雾腐蚀的恶劣条件下。X 射线检测技术对于风电叶片而言,是检测风电叶片中孔隙和夹杂等体积型缺陷的良好方法,可以检测垂直于叶片表面的裂纹,对树脂、聚集有一定的检测能力,也可以测量小厚度风电叶片铺层中的弯曲等缺陷,但对风电叶片中常见的分层缺陷和平行于叶片表面的裂纹不敏感。
风电叶片属性参数测试方法一种识别风电叶片属性参数的测试方法包括以下步骤:首先进行风机叶片加载,通过对叶片进行全尺寸静力加载试验或疲劳测试过程中的静态标定试验,计算叶片各个截面的弯矩分布,测量叶片各个截面对应的应变和挠度,建立叶片各个截面的弯矩与应变的对应关系;然后对叶片进行全尺寸疲劳加载试验,并测量叶片的模态信息,得到叶片的共振频率和叶片各个截面的振幅,并建立叶片各个截面的振幅与应变的对应关系;接着根据叶片各个截面的弯矩和挠度,通过有限差分法或直接积分做差值的方法求取各个截面的截面刚度;最后根据叶片各个截面的弯矩与应变的对应关系以及振幅与应变的对应关系,得到各个截面的振幅与弯矩的对应关系,通过测量叶片各个截面的振幅,得到叶片各个截面的对应的弯矩,计算叶片每段的质量。
风电叶片监测方法目前,叶片监测方法主要包括人工检查法、应力测试法和无损检测法。人工检查法是叶片监测中最简单、直接的方法,通过肉眼观察叶片表面是否有明显的损伤或裂纹,包括腐蚀、磨损、碎裂等。应力测试法是通过在叶片上安装传感器,测量叶片在不同工况下的应力变化,从而判断叶片的健康状况。无损检测法是利用各种先进的检测技术,如超声波检测、红外热成像检测、射线检测等,对叶片进行全面、准确的检测,以发现潜在的缺陷和损伤。
商发叶片无损检测方法商用风力发电机叶片无损检测内容主要包括目视检查、声发射检测、红外热像检测、超声波检测、X 射线检测、振动分析和磁粉检测等。目视检查通过肉眼观察叶片表面是否有明显的损伤或裂纹,声发射检测利用传感器和声学技术检测叶片表面的微小拉伸或撞击引起的声波信号,以判断是否存在隐蔽的裂纹或其他结构问题,红外热像检测使用红外热像仪来检测叶片表面的温度分布,以发现潜在的故障点,超声波检测利用超声波探头发送和接收超声波信号,检测叶片内部的缺陷、裂纹或材料异物,X 射线检测使用 X 射线辐射照射叶片,通过观察和分析透射的 X 射线图像,检测叶片内部的结构缺陷和裂纹,振动分析通过安装振动传感器监测叶片在运行过程中的振动情况,以识别异常振动模式或频率变化,从而判断叶片是否存在结构问题,磁粉检测将磁性颗粒散布在叶片表面,并施加磁场,通过观察磁性颗粒在叶片表面的分布和聚集情况,检测出叶片表面的裂纹、疲劳断裂等。
风力发电机组叶片检测标准风电场叶片检测标准明确了叶片检测的内容及相关标准,提高风场现场叶片质量问题处理效率,促进客户满意度的提升。检测项目包括检查叶片是否掉漆,掉漆的位置和面积;检查叶片是否有破损,损伤部位的大小、位置和结构,若不能判定损伤的结构,可通过对损伤位置打磨来确定损伤的结构;检查叶片是否有裂纹,确定此处开裂的长度和此处叶片损伤的结构;检查叶片是否有分层鼓包现象,确定分层玻纤的位置和面积;检查叶片是否存在生产上的缺陷;叶片电阻导通检测,电阻测试仪检测,叶跟至叶尖电阻检测值≤50mΩ为正常,>50mΩ<1Ω为电阻值偏大,电阻值>1Ω需要进行电阻导通修复。
风电叶片静力测试国家海上风电装备质量检验检测中心成功完成了多个长度的风电叶片静力测试,不断刷新全球风电叶片全尺寸试验的长度记录。例如 2023 年 3 月 2 日,国家质检中心成功完成双瑞 SR126 风电叶片的静力测试,该叶片将应用于中国海装 18MW 海上风力发电机组,其叶轮直径达到 260 米,机组扫风面积超过 5.3 万平米。该叶片采用了超长柔叶片气弹稳定性设计及结构轻量化设计,突破了碳纤维拉挤板整体成型及超长叶片壳体灌注等诸多工艺技术壁垒。此外,国家质检中心还完成了明阳智能 118 米、111.5 米风电叶片的静力测试,东方风电 B1030A型 103 米风电叶片的静力实验,国内最长 118 米叶片开展静力测试时采用了 9 点协同加载方案,同时加载载荷也刷新了纪录。根据实验计划,这些叶片将陆续开展疲劳测试、疲劳后静力等测试项目,并同步在鉴衡开展认证工作。
风电叶片测试方法多种多样,涵盖了全自动检测系统、无损检测方法、属性参数测试、监测方法、商发叶片无损检测以及符合一定标准的静力测试等。这些测试方法各有其特点和优势,共同为确保风电叶片的质量和性能提供了重要保障。随着风电产业的不断发展,对风电叶片测试方法的要求也将不断提高,未来有望出现更加先进、高效的测试技术和方法。