在役風電機組葉片失效原因流程分析

苗 月

(甘肅省特種設(shè)備檢驗檢測研究院，甘肅 蘭州 730050)

風能作為一種清潔能源，其開發(fā)和利用日益受到世界各國的重視，并成為新能源領(lǐng)域最具商業(yè)前景的方向之一。葉片作為風電機組中不可或缺的一部分，其在成本構(gòu)成中約占 22%。且在風電機組運行故障中，葉片故障比率為50.1%，然而目前仍未形成成熟、規(guī)范、可推廣的葉片失效分析流程。

葉片一般由葉根、主梁、腹板、蒙皮等組成，氣動外型由沿軸向分布具有連續(xù)的特定翼型的蒙皮組成，其中玻璃鋼復合材料在葉片的質(zhì)量比重約為90%。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。國內(nèi)外學者普遍認為葉片常見故障與失效類型主要有整體斷裂、后緣開裂、葉尖開裂、前緣開裂、前緣腐蝕、蒙皮裂紋、涂層損傷、雷擊損傷等。其中F. Lahuerta等[1]對風力機葉片存在不同類型的失效機理和模式與特定荷載條件相關(guān)性進行了數(shù)值分析研究，并將分析數(shù)據(jù)與試驗得出結(jié)果進行對比分析，得出后緣失效機理。Celso Jaco Faccio Júnior等[2]建立三維幾何精確梁殼單元模型，并對模型進行分析其結(jié)果表明，梁殼單元模型呈現(xiàn)出非常相似的全局行為。然而，在局部極端荷載情況導致殼體模型在后緣附近出現(xiàn)局部屈曲失效現(xiàn)象。Ye等[3]通過數(shù)值模擬與實驗數(shù)據(jù)表明，所提出的多尺度方法適用于預測有效地研究復雜復合材料結(jié)構(gòu)的力學性能，為葉片失效分析提供依據(jù)。田爽[4]通過分析制造風電葉片的纖維金屬層合板的力學性能，也為葉片失效原因分析提供了有效判據(jù)?！?br>