无损检测在风电叶片中的应用 (2)

由天下分享时间：2024/12/29 9:00:09 加入收藏我要投稿点赞

无损检测在风电叶片中的应用

院秀芝

（连云港中复连众复合材料集团有限公司，连云港 222006）

摘要：本文主要介绍无损检测在风电叶片中的应用。首先对叶片结构进行介绍，并对阐述生产过程容易发生的缺陷，分别介绍超声波检测和热成像检测在风电叶片中的应用。超声波检测包括超声波检测的定义、分类、优缺点等，以及超声波检测在风电叶片领域的应用。接下来本文介绍了风电叶片的结构，可能存在的缺陷，以及需要做超声波检测的迫切性。无损检测包括设备介绍，检测过程介绍以及检测时间选择。最后本文总结了超声波检测和热成像检测在风电叶片领域应用的必要性。

关键词：超声波检测，热成像检测，风电叶片

第一章风电叶片结构介绍

1.1 风电叶片结构介绍

风电叶片是以树脂为基体，玻璃纤维布为增强体，真空灌注而成的一种复合材料产品，壳体区域还会填充一些Balsa及PVC，同时接缝区域采用胶粘剂粘接而成。

从宏观角度看风电叶片主要由两部分组成，即壳体与腹板，其中腹板与壳体之间的粘接，以及壳体自身的前缘、后缘粘接对叶片的结构都起到了非常重要的作用，截面如图2.1所示：

图1.1

目前来说风电行业对叶片粘接区域的检测主要涉及腹板粘接区域检测，受到多种因素的影响，以及叶片前、后缘结构的特殊性，目前叶片厂家利用超声波对前缘、后缘粘接质量的检测较少。

1.2风电叶片的主要缺陷种类

1.2.1生产制作缺陷

风电叶片的生产是一个细节控制的过程，细节控制直接决定了叶片的好坏。目前国内

外风电叶片的生产，基本由传统的手糊制作改为了真空灌注，这在很大程度上减少了因人为操作失误引起的缺陷。但是，诸如纤维布的铺放，树脂的灌注固化叶片粘接面的处理以及粘接剂的刮涂等操作，仍需要手工完成，因而常会有操作不当和质量监督不严，导致叶片出现纤维布褶皱，分层，干纤维，气泡，粘接宽度不足以及缺胶等缺陷。对于叶片在生产制造过程中残余的缺陷，当前大多数的现场监测系统不能有效检测，而这些缺陷在叶片成型后较难发现，但都在一定程度上影响叶片的强度和刚度。因而该问题应在叶片出厂前，通过有效的无损检测方法及早发现和处理。风电叶片常见的缺陷如图2.1所示：

图1.2

1.2.2转运损伤缺陷

风电叶片由于其庞大的尺寸，在运输、安装的过程中，可能会出现因操作不当造成冲击损伤。通常叶片被钝物撞击厚，在表面并不会出现明显的伤痕，也不会引起操作者的注意，但叶片的内部结构可能已经受到损伤，如玻璃钢的分层破坏，对于缺陷如果没有及时发现和修复，将会很大程度的影响叶片的寿命，并成为后期事故的隐患。 1.2.3安装损伤缺陷

叶片设计寿命为20年，在运行过程中长期受到变载荷作用，微观缺陷会不断扩展并发展为疲劳损伤，如出现玻璃钢分层，应力发白，粘接区域脱胶开裂等。如果不能在开裂的早期发现和及时维修，开裂区域将在叶片的运行过程中快速扩展，并最终导致叶片结构的失稳破坏。

第二章超声波检测在风电叶片中的应用

2.1 超声波检测介绍

2.1.1检测设备

目前超声波检测设备主要为常规超声设备Epoch600或650，利用此设备做检测，各叶片厂商均提出了自己的要求，中复连众的要求如下：

2.1.2设备标定

模拟筋板实际粘接情况制作样块，厚度21mm，设计3处粘接缺陷，第一处5cm*3cm，第二处4cm*3cm，第三处直径2cm的圆形缺陷。

（1）调节设备声速，使得仪器检测的工件厚度与实际厚度一致；（2）在工件上扫查，能够准确的将三处缺陷的位置及尺寸检测出来。设备在满足以上两点之后，说明标定合格，方可到叶片上进行检测。备注：设备每次使用前需要标定，标定记录每周记录一次。 2.1.3检测资质

（1）熟悉腹板粘接结构，可以看懂操作数据，熟悉叶片铺层及粘接结构、熟悉大梁定位、腹板定位方式。

（2）阅读设备操作指导书，掌握仪器操作方法，了解操作原理。（3）能够检测出标准样块的设计缺陷，并能独立完成整个叶片的检测。（4）具备常用办公软件使用能力，对于检测发现的缺陷，能够绘制图形；

（5）检测团队至少有一人参加国家认证机构培训班，并获得UT2级证书。其余无损探伤检验员由获证检验员培训，合格者颁发公司内部培训证书。 2.1.4检测方法

先沿着叶片弦向扫查，确定La米处前后缘筋板粘接宽度，再以此方法确定Lb米处前后缘筋板粘接宽度，记录在报告里，并标记在壳体表面，其中La与Lb相隔一米，在La与Lb之间的区域做往复扫查，粘接宽度数据不计入报告里，扫查路线如下图箭头描述方向，其中每两条扫描路线之间的距离d小于15cm，