沿海風(fēng)電機(jī)組葉片的日常檢查與維護(hù)

文 | 李俊沅

?

沿海風(fēng)電機(jī)組葉片的日常檢查與維護(hù)

文 | 李俊沅

葉片是風(fēng)電機(jī)組將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要部件之一，是獲取較高風(fēng)能利用系數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)，葉片狀態(tài)的好壞直接影響到整機(jī)的性能和發(fā)電效率，而葉片承受載荷較大，運(yùn)行環(huán)境惡劣，風(fēng)吹、日曬、雨林、雷擊、腐蝕等等都會(huì)對(duì)葉片的壽命造成巨大影響，因此隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，隨時(shí)都會(huì)發(fā)生意外損傷甚至事故，直接影響風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行和風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。為此，本文通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組葉片產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，提出日常檢查方法以及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片問(wèn)題，減少損失，并對(duì)常見(jiàn)的可自己修復(fù)的葉片受損類型提出維護(hù)建議。

葉片產(chǎn)生問(wèn)題的原因

從建設(shè)完成后的角度來(lái)看，葉片產(chǎn)生問(wèn)題的主要原因有以下兩方面。

一、自然原因

由于沿海地區(qū)的特殊情況，沿海的風(fēng)電場(chǎng)葉片受損主要來(lái)自雷擊、鹽霧以及臺(tái)風(fēng)的破壞。

（一）雷擊

雷擊對(duì)風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生的危害較大。閃電釋放的巨大能量會(huì)造成葉片嚴(yán)重?fù)p壞。雷擊造成葉片損壞主要有以下兩種情況：一是閃電擊中葉片葉尖后，釋放大量能量，瞬間使葉尖內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度急劇升高，引起氣體高溫膨脹，壓力上升，造成葉尖爆炸開(kāi)裂；二是雷擊產(chǎn)生的巨大聲波也會(huì)對(duì)葉片造成沖擊破壞。

（二）鹽霧

在沿海風(fēng)電場(chǎng)，鹽霧對(duì)葉片的腐蝕是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。長(zhǎng)期受腐蝕后的葉片前緣膠衣容易脫落，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后將損傷到纖維層，加速葉片老化，造成開(kāi)膠和纖維層損傷。同時(shí)，由于鹽霧的日積月累，葉片表面將形成一層不均勻的覆蓋層，破壞葉片平衡，嚴(yán)重時(shí)將影響葉片運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

（三）臺(tái)風(fēng)

由于風(fēng)電機(jī)組葉片設(shè)計(jì)有規(guī)定的使用環(huán)境條件，其在正常條件下具有足夠的強(qiáng)度和韌度，但在臺(tái)風(fēng)期間，受到如大陣風(fēng)、強(qiáng)剪切風(fēng)等的不斷交叉襲擊，使葉片超過(guò)其設(shè)計(jì)載荷，容易產(chǎn)生損傷，嚴(yán)重情況將導(dǎo)致葉片折斷，甚至風(fēng)電機(jī)組損壞。2013年9月22日，國(guó)華公司的紅海灣風(fēng)電場(chǎng)便是遭受到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“天兔”而造成大量風(fēng)電機(jī)組葉片折斷甚至倒塔事故。

二、運(yùn)行和維護(hù)不當(dāng)

（一）漏油處理不及時(shí)

運(yùn)行維護(hù)時(shí)沒(méi)做好密封維護(hù)將導(dǎo)致的油滲漏，漏出的油穿透葉片層板后，易引起葉片分離。葉片內(nèi)部縫隙需要清潔控制。葉片外層的油滲漏將產(chǎn)生污垢，降低其運(yùn)行效果。

（二）裂縫未及時(shí)發(fā)現(xiàn)

日常巡視巡檢未及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片存在的裂縫。由于裂縫會(huì)生長(zhǎng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，小問(wèn)題可能滋生大事故。因此，發(fā)現(xiàn)裂縫須及時(shí)上報(bào)，輕微的須定期跟蹤觀察，嚴(yán)重的須及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

（三）污垢未進(jìn)行清除

葉片好比汽車的擋風(fēng)板，也會(huì)很快地聚集污垢，其性能因而受到影響。失速調(diào)槳風(fēng)電機(jī)組在高風(fēng)速下失速以保護(hù)風(fēng)電機(jī)組。這些翼型對(duì)前緣上的污垢很敏感，它們會(huì)使葉片提前失速。

（四）缺少預(yù)防性維護(hù)

葉片的周期性、預(yù)防性維護(hù)對(duì)保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用，花較少的時(shí)間和費(fèi)用及時(shí)維護(hù)，或?qū)Πl(fā)現(xiàn)的初期問(wèn)題苗頭進(jìn)行維修，可以減少停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失以及避免日后高額的維修費(fèi)用。

常見(jiàn)的葉片檢查方法

一、葉片內(nèi)部檢查

葉片安裝運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，需要定期進(jìn)行檢查工作，具體如下：

（1）葉片避雷導(dǎo)線是否有缺失或折斷；

（2）內(nèi)部粘結(jié)膠部位是否開(kāi)裂；葉片腹板是否有扭曲；內(nèi)部是否有分層等缺陷；

（3）葉片內(nèi)部是否有異物、異聲等情況；芯材區(qū)域與表層玻璃鋼是否有剝離。

二、葉片外部檢查

使用高倍望遠(yuǎn)鏡，仔細(xì)觀察葉片外表面，包含以下檢查內(nèi)容：

（1）葉根密封膠是否開(kāi)裂、剝落；

（2）葉片表面的鹽霧、油污、靜電灰等污垢，對(duì)是否需要清洗進(jìn)行評(píng)估；

（3）葉片尾邊或?qū)蜻吺欠耖_(kāi)裂；是否有裂紋、氣泡、凸起、麻面、砂眼等現(xiàn)象；

（4）葉片表面的膠衣是否腐蝕、剝落；葉片表面是否有雷擊破損處。

三、葉片的受損判斷技巧

上述兩種檢查一般都是風(fēng)電機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下，通過(guò)專業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢查與檢測(cè)，而一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)人員一般通過(guò)聽(tīng)與看便可找出運(yùn)轉(zhuǎn)中葉片的缺陷。

（一）聲音辨別

如果葉片葉尖處未出現(xiàn)砂眼、軟胎、開(kāi)裂、葉尖磨平現(xiàn)象，三支葉片運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲音是一致的，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)至地面角度時(shí)，如果出現(xiàn)異常聲音，或三支葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音不一致，則意味著葉片中某些部分受損，需要停車檢查葉尖部位和整體葉片的迎風(fēng)角面（葉脊），觀察葉刃至上而下是否產(chǎn)生了橫紋。總之三支葉片同時(shí)出現(xiàn)隱患的幾率極低，從運(yùn)轉(zhuǎn)聲音上，最易判斷存在的葉片隱患。

（二）目測(cè)辨別

葉片遇雨后，觀察葉片迎風(fēng)面（葉脊）可看出風(fēng)電機(jī)組葉片受損情況。如果葉片迎風(fēng)面雨后仍顯黑色，證明葉片已經(jīng)出現(xiàn)砂眼，因?yàn)橥饨缧∩锉蝗~片打到后，只是附著在葉脊上；如果葉脊沒(méi)有砂眼、麻面，附著物及污物完全可以被沖刷掉（鹽霧、漏油除外），葉片迎風(fēng)面顏色越重，證明葉片受損越嚴(yán)重。

葉片常見(jiàn)的維護(hù)類型及自我維護(hù)方法

一、污垢或鹽霧腐蝕

污垢或鹽霧會(huì)在葉片表面形成一層覆蓋層，覆蓋層會(huì)對(duì)葉片的效率產(chǎn)生負(fù)影響，所以要定期對(duì)葉片表面進(jìn)行清洗，除去覆蓋層。

具體方法為，清潔表面涂Yacht Cleaner蠟進(jìn)行清洗，這種蠟是一高濃縮精煉水基試劑，沒(méi)有添加研磨介質(zhì)，可用水稀釋。然后使用Yacht Polish（一種添加研磨介質(zhì)的蠟）。對(duì)于特別難處理的污漬和頑垢，可使用Yacht Rubbing。對(duì)于不是頑固的附著物用Yacht wax清洗，便能達(dá)到良好的清潔效果。

二、開(kāi)裂

如果葉片的表層完好無(wú)損，僅是開(kāi)膠裂縫，就只需要用膠把裂縫粘起來(lái)即可。壓接兩片表層時(shí)，使用木條和夾具（如圖4）。

如果是葉片表面開(kāi)裂，如圖5，可以按照下述步驟修復(fù)。

（1）用角磨機(jī)打磨裂口邊緣，盡量不要完全破壞現(xiàn)有的邊緣，以便在填充材料時(shí)有比較牢固的支撐。

（2）隨后將厚緣兩側(cè)的漆和膠磨掉，大小向上大約90mm（兩側(cè)都磨），長(zhǎng)度比裂口長(zhǎng)至少60mm。

（3）在裂口中填充經(jīng)過(guò)核準(zhǔn)的粘合劑（填充膠），來(lái)獲得正確的翼型。也可以使用Araldite2021或Adekit310膠。確保在粘合前，粘合處膠的厚度不小于3mm。

（4）葉片貼層使用一塊兩層編織纖維布（兩層編織纖維與3層編織纖維的區(qū)分，3層纖維的一面可以看出有規(guī)則的豎向紋理）。大小按照垂直方向超過(guò)裂紋約50mm，裂口方向超過(guò)裂口末端100mm。貼層用Ampreg20樹(shù)脂粘合。隨后用加熱槍烘干，當(dāng)貼層不再粘手時(shí)，裹上電加熱毯，使貼層在60℃環(huán)境下保持至少2h。

（5）完全干后，打磨貼層直到與原翼型吻合。為了排出貼層內(nèi)殘存的空氣，必要時(shí)可在葉尖圓弧部位的貼層上開(kāi)一個(gè)徑向的切口。為了避免氣眼，建議在貼層外部加一層填充膠。在表面刷涂層。修補(bǔ)后的部分應(yīng)是圓滑、平整，且無(wú)尖銳邊角。

三、破損

薄緣部位的缺口必須依照下列程序來(lái)修補(bǔ)。

（1）對(duì)損壞部位進(jìn)行切割、打磨，做好修補(bǔ)準(zhǔn)備。在損壞相對(duì)輕的一面貼上堅(jiān)硬的東西作支撐。在貼支撐物前把支撐物用膠帶包起來(lái)。

（2）貼好支撐物后，從支撐物對(duì)面開(kāi)始抹膠，然后烘干膠。當(dāng)膠凝固后，去掉支撐物。當(dāng)膠完全干結(jié)后，開(kāi)始打磨，要貼層的區(qū)域要仔細(xì)打磨。

（3）等待貼層干燥。

（4）打磨修整貼層使之與翼型相符。

（5）為了避免氣眼，建議在貼層外部也加一層填充膠。在涂抹混合面漆涂料之前，對(duì)貼層外部的膠也要進(jìn)行打磨修整，要求平整、光滑沒(méi)有尖銳棱角。

（6）在薄緣上貼寬約30mm厚的玻璃纖維板。用夾具將兩塊纖維板固定，形成初步的翼型。當(dāng)膠干后，再用電熱毯包裹起來(lái)在大約60℃保持至少1h。等冷卻后修整邊緣、粘合部位。

（7）有張開(kāi)現(xiàn)象的貼層必須用膠封死。

結(jié)語(yǔ)

葉片在高空、全天候條件下工作，時(shí)刻受各種介質(zhì)侵蝕或影響，如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或忽視小問(wèn)題，極易造成事故。這類事故通常在大風(fēng)季節(jié)出現(xiàn)，不僅帶來(lái)昂貴的修補(bǔ)費(fèi)用，更易造成發(fā)電量的嚴(yán)重?fù)p失。因此，對(duì)葉片進(jìn)行定期檢查維護(hù)，早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并盡快采取措施，才是避免事故、減少風(fēng)險(xiǎn)、穩(wěn)定風(fēng)電場(chǎng)收益的有效方式，才能為風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)行提供有力的保障。

（作者單位：國(guó)華《陸豐》風(fēng)電有限公司）