風機葉片

概述

　　2008年下半年，受國際國內(nèi)宏觀經(jīng)濟形勢影響，國內(nèi)供電負荷增長趨緩，在相當數(shù)量火電機組出力受限的情況下，風電發(fā)展勢頭依然迅猛，風電葉片投資呈現(xiàn)逆市上揚的良好發(fā)展勢頭。

　　葉片是風電部件中確定性較高、市場容量較大、盈利模式清晰的行業(yè)。隨著供需緊張形勢的緩解，葉片行業(yè)將經(jīng)歷從紛亂到寡頭、從短缺到均衡、從暴利到薄利的過程，市場將形成數(shù)個1000套以上規(guī)模的寡頭，這些企業(yè)將獲得高于行業(yè)平均水平的盈利能力，而其他廠商將逐漸被邊緣化。隨著風電葉片市場規(guī)模的擴大，成本和售價都將下降，但具備規(guī)模、技術(shù)和成本優(yōu)勢的企業(yè)成本下降速度將超過售價降低速度，盈利超過平均水平。未來的行業(yè)競爭格局要求廠商規(guī)模擴大、成本降低、并在技術(shù)上保持一定優(yōu)勢。

葉片產(chǎn)生問題的原因

　　主要原因：設(shè)計不完善、生產(chǎn)缺陷、自然原因和運行不當。

　　1 設(shè)計不完善

　　1.1面對降低成本的壓力

　　為了追求更高的利潤，管理層要求設(shè)計出低廉的部件，以便使企業(yè)有更大的空間。設(shè)計部門有時不得不做出妥協(xié)，比如，減小葉片的葉根直徑的方式來減少輪轂和葉片的成本，但是葉根尺寸減小后會導致葉片強度不夠，再如，選擇質(zhì)量不佳但價格便宜的原材料，這往往導致葉片出現(xiàn)致命的缺陷。

　　1.2擅自更改生產(chǎn)工藝。

　　1.3極限設(shè)計

　　葉片的設(shè)計需要考慮到機組其他部件的要求與配合，例如，塔架與葉片的間距通常是設(shè)計葉片強度時需要考慮的一個原因，主軸和軸承也對葉片的重量提出要求，如果這些參數(shù)考慮不周就會使葉片設(shè)計達到極限值。

　　1.4安全質(zhì)量降低

　　2 生產(chǎn)缺陷

　　2.1使用不合理的材料

　　2.2不嚴格的質(zhì)量控制

　　2.3生產(chǎn)工工藝過程過于復雜，很難生產(chǎn)質(zhì)量一致的產(chǎn)品

　　3 自然原因

　　主要包括：雷擊、空氣中的顆粒、高速風、剪切風、惡劣氣候、疲勞壽命

　　4 運行和維護不當

　　4.1超額定功率運行

　　4.2失控

　　當機器変槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障，機器上的剎車不會使葉輪停止轉(zhuǎn)動，葉片出現(xiàn)失控，會繼續(xù)快速旋轉(zhuǎn)，嚴重會導致葉片拋出，造成風機災難性事故。

　　4.3缺少預防性維護

　　在風機的日常運行維護時，葉片往往得不到重視。可是葉片的老化卻在陽光，酸雨，狂風，自振，風沙，鹽霧等不利的條件下隨著時間的變化而發(fā)生著變化。在地面一旦發(fā)現(xiàn)問題，就意味著問題很嚴重。葉片的日常維護很難檢查和維護到葉片，在許多風場葉片都會因為老化而出現(xiàn)自然開裂，沙眼，表面磨損，雷擊損壞，橫向裂紋等。這些問題如果日常維護做到位，就可以避免日后高額的維修費用、減少停機中造成的經(jīng)濟損失。(以上資料由海風風電科技有限公司提供)

常見葉片損壞類型

　　主要有以下幾種：普通損壞型、前緣腐蝕、前緣開裂、后緣損壞、葉根斷裂、表面裂縫、雷擊損壞等。

葉片裂紋維護

　　轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)機械的重要部件，轉(zhuǎn)子裂紋擴展引起的葉片斷裂對于旋轉(zhuǎn)機械危害極大。目前，對轉(zhuǎn)子葉片裂紋振動特性研究較多，對轉(zhuǎn)子葉片裂紋故障的診斷、識別技術(shù)研究較少，而轉(zhuǎn)子葉片裂紋及其擴展的識別對于最終實現(xiàn)葉片裂紋故障的診斷具有重要意義。在機械設(shè)備故障診斷中，目前通常采用基于平穩(wěn)過程的經(jīng)典信號處理方法——傅里葉變換分析和加窗傅里葉分析，分別僅從時域或頻域給出信號的統(tǒng)計平均結(jié)果，無法同時兼顧信號在時域和頻域的全貌和局部化特征，而這些局部化特征往往是故障的表征。

　　裂紋產(chǎn)生的原因應(yīng)力集中。采用有限元計算分析得出，轉(zhuǎn)輪在水壓力及離心力的作用下，大應(yīng)力區(qū)主要分布在轉(zhuǎn)輪葉片周邊上，按第三強度理論計算的相當應(yīng)力沿葉片周邊分布。一般轉(zhuǎn)輪葉片存在四個高應(yīng)力區(qū)，他們的位置在葉片進水邊正面(壓力分布面)靠近上冠處；葉片出水邊正面的中部；葉片出水邊背面靠近上冠處；葉片與下環(huán)連接區(qū)內(nèi)。 鑄造缺陷及焊接缺陷。鑄造氣孔、鑄造砂眼等在外部應(yīng)力的作用下可能會成為裂紋源，造成裂紋的產(chǎn)生。由于轉(zhuǎn)輪葉片與上冠、下環(huán)的厚度相差大，在冷卻過程中易產(chǎn)生縮孔、疏松等。鑄焊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪，若焊接工藝不當或焊工沒有按照焊接工藝的要求進行焊接，在焊縫及熱影響區(qū)也會出現(xiàn)裂紋。

　　原設(shè)計問題，轉(zhuǎn)輪葉片與上冠、下環(huán)間的過渡R角設(shè)計較小，引起應(yīng)力集中。運行上的原因，長期低負荷、超負荷或在振動區(qū)運行會使葉片在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋或裂紋情況加劇。裂紋無損探傷檢查在大修時對轉(zhuǎn)輪進行無損探傷檢查，及時處理缺陷，消除事故隱患是十分必要的。嚴重的裂紋等缺陷用肉眼和放大鏡外觀檢查即可發(fā)現(xiàn)，但較細小的缺陷和內(nèi)部的缺陷必須用無損探傷檢查。

　　常用的無損檢測方法有以下幾種：磁粉探傷、滲透探傷、超聲波探傷、金屬磁記憶、射線檢測等。