甘肅省特種設(shè)備檢驗檢測研究院/國家風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（甘肅）檢測工程師苗月：《失效分析技術(shù)在風(fēng)電機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用》

 

　　以下為演講實錄：

 

　　今天我講的主要是葉片的失效分析，我們作為第三方檢測機(jī)構(gòu)對葉片中的失效分析中的專業(yè)支持。接下來我主要從以下五個方面進(jìn)行講解：分別是葉片失效分析流程；葉片失效分析技術(shù)范圍；葉片失效分析檢測項目；葉片失效分析案例分享；國家風(fēng)電設(shè)備質(zhì)檢中心的概況。

 

　　首先是第一部分：葉片失效分析流程。

 

　　早上葉安的魏總講了我們的葉片在投產(chǎn)運(yùn)行中一般有以下幾種，斷裂包括前緣腐蝕、前緣開裂、后緣破壞還有葉根的局域斷裂等狀況，那對于我們已經(jīng)失效的葉片究竟是以上哪種形式的斷裂呢？該圖講的是葉片失效分析原因中所有的關(guān)鍵點(diǎn)，從圖上可以看出我們主要是從兩個方面分析葉片的失效原因：首先是現(xiàn)場端，現(xiàn)場端主要是一些數(shù)據(jù)、一些環(huán)境還有故障葉片情況，工廠端主要是對葉片的形式試驗、葉片的材料體系還有制造工藝和返場檢驗，通過兩條線最終整理出葉片失效分析的根本原因。

 

　　接下來是第二部分，葉片失效分析技術(shù)范圍。

 

　　講第二部分的時候我先給大家舉個例子，我們通過日常生活中或多或少地對公安機(jī)關(guān)的偵破案有一個了解，那我們的失效分析對于葉片也是一樣的，我們要通過偵破案找出完整的證據(jù)鏈，比如說從葉片的程序、范圍以及數(shù)據(jù)這一塊通過各種渠道、工具、檢驗設(shè)備找出葉片失效的根本原因。以上是三個方面：葉片、機(jī)組和環(huán)境。葉片主要是設(shè)計認(rèn)證、工藝驗證、材料檢驗、過程控制和報告管控；機(jī)組是振動數(shù)據(jù)、偏航數(shù)據(jù)、變槳數(shù)據(jù)、驅(qū)動電機(jī)溫度和功率曲線；環(huán)境包括溫度、雷擊、覆冰狀況和湍流表現(xiàn)。

 

　　第三部分檢測項目。

 

　　我主要分享一下我們找葉片失效分析原因的時候主要集中在哪些數(shù)據(jù)，對它需要檢測。首先是安裝參數(shù)主要是0刻度銘牌還有螺栓同軸度，還有關(guān)鍵尺寸以及材料性能、以及制造缺陷，制造缺陷主要包括褶皺、干纖維以及處置，材料性能主要是玻璃鋼粘接膠，玻璃鋼樹酯含量、導(dǎo)線電阻率的分析。

 

　　這里的案例是分析一下我們究竟是如何分析葉片失效的原因。

 

　　沿海某風(fēng)電廠有1支葉片從距離葉根11木左右折斷，葉尖丟失，當(dāng)時塔架上有條狀紅色痕跡，對應(yīng)位置沒有發(fā)現(xiàn)凹陷。剛說主要是從現(xiàn)場端和工廠端進(jìn)行分析，那現(xiàn)場端主要是對機(jī)組進(jìn)行分析，首先是機(jī)組運(yùn)行程序，當(dāng)時是同場其他機(jī)組運(yùn)行狀況良好，程序配置無異常，但是風(fēng)速變化有一個急劇的變化，風(fēng)速變化大于標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速變化范圍15，風(fēng)向角度不同，風(fēng)向角度偏差是大于最大變化范圍值，振動數(shù)據(jù)和變漿電機(jī)溫度均未出現(xiàn)異常，葉片角度及變漿時變漿電機(jī)間溫度無差別。風(fēng)資源主要是從風(fēng)頻、風(fēng)速、湍流指數(shù)、功率曲線和風(fēng)況影響的分析。全場10分鐘平均風(fēng)速為5.97米 /s，滿足機(jī)組設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)速變化統(tǒng)計全場半年10分鐘運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到平均風(fēng)速、最大風(fēng)速和最小風(fēng)速的月變化，斷流指數(shù)全場機(jī)組湍流水平較為一致，該機(jī)組湍流水平在全場范圍內(nèi)為中等水平，我們發(fā)現(xiàn)權(quán)場機(jī)組功率曲線來看該機(jī)組在運(yùn)行期間機(jī)組性能良好，針對故障時刻的風(fēng)速快速變化實際載荷小于設(shè)計載荷。接下來是現(xiàn)場端的雷擊分析當(dāng)?shù)貧夂蚶妆┤帐?0-40天，屬于“多雷區(qū)”。事故期間屬于雷雨天氣。

 

　　以上是我們的現(xiàn)場端分析，接下來是工廠端。工廠端主要是葉片 的設(shè)計認(rèn)證、燃料檢驗還有制造過程、返廠檢修等方面。葉片經(jīng)過了靜力試驗及疲勞試驗驗證，取得的GL認(rèn)證證書，根據(jù)葉片設(shè)計模型對該葉片進(jìn)行IFF和曲面的校準(zhǔn)。查葉片安裝質(zhì)量驗收記錄表，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的損傷。

 

　　工廠端主要對六個方面進(jìn)行追溯。人員的話發(fā)現(xiàn)操作人員和質(zhì)檢員都按員工培訓(xùn)體系完成的相關(guān)培訓(xùn)，有上崗資格證。還有設(shè)備是故障葉片生產(chǎn)對應(yīng)時間段的主模具、樹脂混膠機(jī)等有相關(guān)的記錄，并且記錄完整。材料該葉片使用的原材料有第三方的報告，并且有合格證，檢驗結(jié)果滿足要求。葉片生產(chǎn)是全部按照不符合項管理制度進(jìn)行了維修閉環(huán)。檢測是對粘接面有一個無損測試。以上是生產(chǎn)過程的追溯。

 

　　葉片返廠分析過程。主要是以下六個方面：一個是返廠故障葉片拼接，對于拼接后我們對于各個位置進(jìn)行了尺寸標(biāo)注；還有缺失位置檢查建立了缺失位置模型圖，確定了三個主要斷點(diǎn)，葉根11.7米左右，葉中33米 和葉尖的57米處，還有進(jìn)行外觀檢查，雷電系統(tǒng)保證前緣的49米出左右有一個小孔有可能是遭受過雷擊。最后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生葉片失效的根本原因是一開始惡劣的風(fēng)況 導(dǎo)致扭矩發(fā)生局部開裂，持續(xù)發(fā)展初始斷口破壞嚴(yán)重，腹板潰散，蒙皮幾主梁分層，葉片整體斷裂，還有故障機(jī)組有可能遭受過雷擊的破壞。

 

　　高強(qiáng)度緊固螺栓是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要部件，在使用過程中由于螺栓本身材質(zhì)、加工成形工藝、安裝及使用環(huán)境等因素，禁錮螺栓在長期服役的情況下會經(jīng)受外界較大的循環(huán)載荷作用，會發(fā)生緩慢的、持續(xù)的微區(qū)塑性變形，從而使螺栓容易出現(xiàn)疲勞。對于螺栓的失效我們怎么分析？主要是斷口的宏觀形貌分析，還有就是化學(xué)成份、力學(xué)性能分析，化學(xué)成分主要是對材料的化學(xué)組成成分進(jìn)行分析，力學(xué)性能主要是對抗拉等進(jìn)行分析。

 

　　以上就是關(guān)于葉片失效的分享，我們都知道所有的葉片失效都是事后分析，為了避免發(fā)生更大的事故，我們只能做事前的分分享。我們作為第三方，主要是以提供全面的技術(shù)支持，二是在所有的檢測中涉及到數(shù)據(jù)我們都是參與然后取樣檢測出具第三方具有CNAS、CMA的報告，還有協(xié)助工廠端出具失效數(shù)據(jù)的報告。接下來我主要介紹一下我們中心。

 

　　我們中心是2015年12月21日成立，它是國內(nèi)首個國家級綜合性第三方檢驗中心，中心主要有三部分組成：分別是蘭州的技術(shù)研發(fā)中心，九泉實驗室和正在規(guī)劃建設(shè)的試驗風(fēng)場。蘭州的研發(fā)中心主要標(biāo)準(zhǔn)的修訂，承建國際國內(nèi)的技術(shù)交流，試驗風(fēng)場正在規(guī)劃籌建中。主要講一下九泉的試驗基地，九泉實驗室有葉片檢測實驗室、無損檢測實驗室、復(fù)材檢測實驗室、油品檢測實驗室、金屬檢測實驗室、風(fēng)電機(jī)組綜合性能實驗室、塔架檢驗室和在 役機(jī)組實驗室。無損檢測實驗室、復(fù)合材料檢測實驗室還有金屬檢測實驗室是對葉片的原材料還有風(fēng)電的結(jié)構(gòu)鋼板等進(jìn)行原材料的理化性能測試。還有風(fēng)電機(jī)組檢測實驗室主要是有一個測試平臺和移動檢測車，它是對機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，油品檢測實驗室和在 役檢測實驗室主要對在 役機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測，塔架檢測實驗室主要對塔桶的第三方監(jiān)測。

 

　　這是我們的合作單位，上面是我們的業(yè)主單位，中間是我們的客戶群體，下面是我們的技術(shù)合作單位。我們也是和中電聯(lián)有長期的技術(shù)檢測合作，我們的報告都是獲得重電聯(lián)司法鑒定中心的認(rèn)可。

 

　　以上是我的葉片失效分析的簡要介紹，希望大家能夠幫助到大家，謝謝。

 

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核，如有不妥請聯(lián)系修改）