风机叶片缺陷的无损检测方法比较

庄益娈++阮楚琪++裘科名++徐洪海

摘 要：比较、分析风机叶片缺陷的无损检测方法发现，不同的无损检测方法适用于不同阶段的风机叶片缺陷检测。在工作过程中，需要结合实际情况选择最合理的无损检测技术，避免意外事故的发生。

关键词：风机叶片；无损检测；超声波检测技术；声发射检测技术

中图分类号：TM315 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.106

随着全球经济的快速发展，生态环境遭到了严重破坏。为了谋求社会的长远发展，低碳、环保的绿色发展理念受到了人们的高度关注。在日常生活中，人们要使用更加清洁的可再生新能源降低能源消耗。风能作为绿色清洁能源，有良好的发展前景。而我国在这方面有很大的优势，因为我国资源丰富，风能开发总量可达1 000～1 500 GW。风机叶片不仅是风电机中的重要组成部分，也是收集风能的主要装置，其性能直接影响着风电机组整体运行效率和质量。由此看来，保证风机叶片的正常运行是非常重要的。因此，在工作中，要合理运用检测技术，避免对风机叶片造成损伤，同时，还要针对其中存在的问题提出合理的解决办法。

1 风机叶片缺陷成因

风机叶片是由玻璃纤维复合材料制作而成的。因为其内部结构和制作工艺比较复杂，所以，可能会存在一些缺陷或不同程度的损伤。另外，受风电机组作业环境的影响，风机叶片会在运行过程中出现损伤。引发风机叶片缺陷的原因有很多，例如在生产制造时，可能会分层或者出现空隙缺陷。这主要是因为树脂和纤维浸润不充分导致空气混入其中。在运输和安装叶片的过程中，由于其结构复杂、体积比较大，极易受到外力挤压而被损坏。在风电机组运行的过程中，还可能会出现叶片裂缝、老化的现象。裂缝缺陷主要是外力冲击造成的，而断裂是缺陷长时间累积而成，老化是指叶片长时间在恶劣的风沙天气下作业，受风沙和雨水的侵蚀造成的。

鉴于此，为了能够更客观地了解风机叶片在生产、安装和运输过程中出现的缺陷，运用无损检测技术不仅能够检测出叶片的损坏程度，还能够防止安全事故的发生。因此，制订科学、合理的叶片检测方案对保证风电机组的正常运行起着至关重要的作用。

2 无损检测方法的比较

无损检测法是一种应用型学科技术，它主要是在不损坏被检测物件结构的前提下，运用特点方法检测物体的状态和内部结构的完好程度，从而判断出其中存在的损伤。工业中应用的无损检测法主要包括超声波检测法、射线检测法、磁粉检测法、涡流检测法和渗透检测法等，它们是当前较为常见的检测方法。下面，简要介绍3种常用的检测方法。

2.1 超声波检测法

超声波检测法主要是利用超声波传播路径检验材料本身缺陷的声学特征。这种常规的无损检测方法能够在不损伤被检测物体原有结构特性的前提下，精确判断出物体缺陷和损伤的位置。它检测范围比较广，深度大，能够及时、准确定位缺陷位置。这种检测方法以其独特的优势被国内外广泛应用。超声波检测技术的使用情况如图1所示。

超声波检测技术适用于检测风电机叶片缺陷。在风机叶片生产完成后尚未安装时，可以借助超声波检测技术检查叶片中存在的缺陷，以保证其质量符合相关要求。利用超声波检测技术能够明确叶片的厚度，查看其内部是否存在分层、气孔等问题，从而最大程度地减小叶片失效的风险。

2.2 声发射检测技术

声发射检测技术是利用材料声发射信号做出判定，以判断物体内部结构完整性的一种无损检测方法。而探测时所用的能量石来自被检测物体自身。它与其他无损检测技术有明显的差异，是一种动态检测技术。这种方法的工作效率比较高，能够达到在线监测的目的。与超声波检测技术相比，这种检测技术在静态叶片检测方面不具优势，但是，在被检测物体要求不高的时候，适合采用这种技术。因为它能够接收到叶片运行状态下传输出来的声发射信号，获得叶片损伤信息。

2.3 光纤传感器检测技术

光纤传感器技术主要是指叶片内部纤维出现的断裂现象。当光纤断裂，就很难探测到光，这时，就可以判断出被检测物体内部有损伤的部位。在风机叶片关键位置埋入光纤传感器，可以实时判断叶片生产、成型和运行过程中内部的应力变化情况，实时检测外力造成的变形或者断裂现象，并进行全面评估。这种技术具有体积小、精准度高的特点，应用方便，能够满足实际检测要求，而且不会损伤被检测物体的内部结构，可以实时监测和掌握物体内部结构参数的变化。一旦物体内部出现损伤和缺陷，可以及时、有效地修补缺陷位置。由此可知，这种技术具有广阔的发展空间。但是，因为光线传感器的价格比较高，所以，未能被广泛应用。

3 结束语

综上所述，目前，我国尚未制订出完善的风机叶片缺陷检测方案。随着风能等清洁能源的发展，各部门越来越重视风电机叶片缺陷检测工作的质量。为了保证风电机组能够正常运行，减少磨损，首要任务就是对风机叶片进行无损检测，从而创造更好的经济效益，提升风电企业的竞争力，促使风电产业健康持续发展。此外，通过比较上述几种无损检测技术发现，超声波检测技术的优势最突出，值得推广。

参考文献

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〔编辑：白洁〕