風(fēng)電葉片ss面與ps面圖：一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法與流程

　　本發(fā)明涉及風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法。

　　背景技術(shù)：

　　風(fēng)電葉片后緣中間部分是有一定厚度的立面，此立面在模具上體現(xiàn)為凹槽。在此區(qū)域，葉片內(nèi)部空腔間隙較大，部分位置超過理論合模間隙。合模間隙是直接影響葉片外輪廓形態(tài)、合模膠用量、葉片重量等的重要指標(biāo)，合模間隙大會導(dǎo)致合模膠厚度超差，降低粘接強度，這就需要精確控制葉片合模間隙。

　　為了調(diào)節(jié)此處的合模間隙，目前一般是使用玻纖布填充或制作粘接角。若使用玻纖布填充該區(qū)域，一方面層鋪、灌注困難，容易出現(xiàn)褶皺、干纖維等缺陷，影響粘接質(zhì)量和生產(chǎn)效率；另一方面易導(dǎo)致葉片超重等問題，改變?nèi)~片后緣力學(xué)性能。若制作粘接角，由于空腔結(jié)構(gòu)窄扁、空間狹小，所以一方面制作工藝較為復(fù)雜，不易成型，另一方面粘接角容易褶皺、塌陷，需要返工。

　　同時，此區(qū)域在模具上為凹槽，層鋪時殼體玻纖布容易出現(xiàn)懸空現(xiàn)象，真空灌注后則形成富樹脂，降低葉片力學(xué)性能，影響葉片的強度和使用壽命。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷的風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法的具體技術(shù)方案為：

　　一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法，包括以下步驟：在鋪設(shè)殼體外蒙皮前，在ss面和ps面殼體后緣立面的對應(yīng)位置上鋪設(shè)包覆層；在模具凹槽處鋪設(shè)多個墊塊，將后緣凹槽處填平，并與模具凹槽立面貼實；依次鋪設(shè)殼體外蒙皮、單向布、殼體芯材、殼體內(nèi)蒙皮，完成整個殼體的鋪層工序；進行輔材鋪設(shè)、真空灌注及預(yù)固化、輔材清理、試合模、合模膠刮涂工序處理；翻轉(zhuǎn)合模，通過合模膠將ss面殼體和ps面殼體粘接固定在一起。

　　進一步，包覆層為兩層雙軸布，鋪設(shè)于葉片后緣立面處的模具凹槽表面。

　　進一步，鋪設(shè)包覆層時，在弦向方向上兩層雙軸布的一側(cè)均超出分型線的翻邊，另一側(cè)與后緣分型線間距均寬于墊塊的寬度。

　　進一步，兩層雙軸布的另一側(cè)與后緣分型線間距分別為墊塊的寬度多出9.5～10.5cm和多出4.5～5.5cm。

　　進一步，采用兩層玻纖布的包覆層按照先大后小的順序鋪設(shè)，玻纖布與模具面緊密貼實。

　　進一步，多個墊塊之間采用樹脂釘固定連接在一起。

　　本發(fā)明的一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法的優(yōu)點在于：

　　1)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理，操作便捷，生產(chǎn)效率高；

　　2)避免了層鋪時此處玻纖布懸空現(xiàn)象，從而消除了富樹脂缺陷，提高了葉片質(zhì)量；

　　3)能夠有效地調(diào)節(jié)葉片后緣立面區(qū)域的合模間隙，消除了此區(qū)域厚度超差問題，提高粘接強度；

　　4)減少合模膠用量，降低葉片重量，提高葉片后緣氣動性能，增加葉片的強度和使用壽命。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明的填充結(jié)構(gòu)在風(fēng)電葉片中的截面圖。

　　圖中：1、墊塊；2、包覆層；3、殼體外蒙皮；4、單向布；5、殼體芯材；6、殼體內(nèi)蒙皮；7、合模膠。

　　具體實施方式

　　為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法做進一步詳細的描述。

　　如圖1所示，其示為本發(fā)明的一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法，用于調(diào)節(jié)葉片后緣立面區(qū)域的合模間隙，填充方法包括：

　　首先，在鋪設(shè)殼體外蒙皮3前，在ss面和/或ps面殼體后緣立面的對應(yīng)位置上鋪設(shè)包覆層2。

　　具體來說，包覆層2為兩層雙軸布，鋪設(shè)于葉片后緣立面處的模具凹槽表面，將后述的墊塊1包覆。并且，當(dāng)鋪設(shè)包覆層時，在弦向方向上兩層雙軸布的一側(cè)均超出分型線的翻邊，另一側(cè)與后緣分型線間距均寬于墊塊1的寬度，優(yōu)選兩層雙軸布與后緣分型線間距分別為墊塊1的寬度多出9.5～10.5cm(優(yōu)選10cm)和多出4.5～5.5cm(優(yōu)選5cm)。兩層玻纖布的包覆層2按照先大后小的順序鋪設(shè)，玻纖布與模具面緊密貼實，以保證平整無褶皺，提高粘接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

　　進一步，在模具凹槽處鋪設(shè)多個墊塊1，將后緣凹槽處填平，并與模具凹槽立面緊密貼實在一起。

　　具體來說，墊塊1與包覆層2組成葉片后緣立面區(qū)域填充結(jié)構(gòu)，用于控制后緣合模間隙和刮膠厚度，通過上述方法操作，能夠防止形成富樹脂，提高了葉片質(zhì)量。并且，多個墊塊1采用樹脂釘固定連接在一起，防止偏移。其中，本發(fā)明中墊塊1優(yōu)選采用制作葉片的pvc泡沫芯材，但并不僅限于采用pvc泡沫芯材。根據(jù)理論后緣截面設(shè)計墊塊1，墊塊1的實際尺寸參照試合模的合模間隙調(diào)節(jié)，在合模間隙超差較小處，可以只在模具有凹槽的一側(cè)填充墊塊1。

　　進一步，按工藝依次鋪設(shè)殼體外蒙皮3、單向布4、殼體芯材5，殼體內(nèi)蒙皮6等，完成整個殼體鋪層工序。

　　進一步，根據(jù)葉片制作工藝，進行輔材鋪設(shè)、真空灌注及預(yù)固化、輔材清理、試合模、合模膠刮涂等工序處理。

　　進一步，翻轉(zhuǎn)合模，合模膠7將ss面殼體和ps面殼體粘接在一起，合模膠厚度符合設(shè)計要求，提高粘接強度。

　　需要說明的是，本發(fā)明以在兩個面均放置墊塊1為例，但并不限于上述方案。

　　本發(fā)明一種風(fēng)電葉片后緣立面區(qū)域填充方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理，操作便捷，生產(chǎn)效率高；避免了層鋪時此處玻纖布懸空現(xiàn)象，從而消除富樹脂缺陷，提高了葉片質(zhì)量；能夠有效地調(diào)節(jié)葉片后緣立面區(qū)域的合模間隙，消除此區(qū)域厚度超差問題，提高粘接強度；減少合模膠用量，降低葉片重量，提高葉片后緣氣動性能，增加葉片的強度和使用壽命。

　　以上借助具體實施例對本發(fā)明做了進一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

風(fēng)電葉片ss面與ps面圖：葉片制造工藝簡介.ppt

　　風(fēng)輪葉片 風(fēng)輪葉片 SS面與PS面的合模 開啟PS面的真空泵，抽真空5min后翻轉(zhuǎn)PS模具合模，并扣上全部搭扣。然后關(guān)閉真空泵剪開真空袋，觀察葉根的粘接情況，將擠出的結(jié)構(gòu)膠刮除干凈，缺膠的位置用刮板補上結(jié)構(gòu)膠。 合模 糊制內(nèi)部粘接帶 葉片前緣-0.1m到10.5m，后緣-0.1m到5.5m的合?？p處需要用手糊環(huán)氧樹脂（E700+H735=100∶35，重量比，手糊8層雙軸向玻纖布作為內(nèi)部粘接帶, 粘接帶以合模線中心對稱。手糊時四層作為一個整體。 葉片后固化脫模及轉(zhuǎn)運 升溫開始后用棉被將葉根擋住，將溫度升到70℃后保溫7小時后關(guān)閉加熱系統(tǒng)。掀開棉被，根部用電風(fēng)扇吹風(fēng)散熱，當(dāng)溫度低于50℃時，開啟翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，轉(zhuǎn)動PS模具落回地面。 1. 法蘭邊切割與打磨 2 .葉片定位準備根部切割、打孔 1 將葉片運到切割打孔工位。 2 在葉片根部2m及中部23m處用吊帶和行車吊起，緩慢放在打孔機的3個支撐板上，使葉根1m處位于第一個支撐板上，葉尖吊垂線恰好在事先畫好的定位圈里，調(diào)節(jié)吊帶使得葉片與支撐板無間隙，則定位準確，否則緩慢調(diào)節(jié)吊帶使得定位準確。此時葉片根部合模縫角度約9度。 3.根部切割、打孔 注意： 1 打孔機操作要嚴格遵守操作指導(dǎo)書和注意事項，避免損壞打孔機。 將右側(cè)合模線下方第二個孔計做序號1。 3 在用數(shù)顯水平尺時要確認其正常使用。 4 在試打孔時要質(zhì)檢員確認，如果合格，方可進行打孔，如果不行就要調(diào)試打孔機的位置，然后在試打孔，合格之后再打孔，如果不合格，繼續(xù)上述步驟。 4 .T型螺栓裝配 清理干凈螺孔周邊的毛刺。 將圓螺母用橡皮錘輕敲放入裝入64mm的孔徑的橫向螺孔，序號15的孔要放入端面帶內(nèi)螺紋的圓螺母。圓螺母待倒角的螺孔對準縱向孔。如果螺母很難進入，則用粗砂紙打磨空內(nèi)壁，使孔徑稍微變大，再放入圓螺母,將定位工裝螺桿裝入橫螺母的螺紋中用扳手擰緊。 將長螺桿插入縱向孔內(nèi)，擰入圓螺母，將密封圈壓入長螺桿與縱向孔之間的間隙。 用檢測樣板檢測長螺桿的位置是否準確。如果有長螺桿無法穿過檢測樣板，則調(diào)整圓螺母和螺桿，使其能夠套入檢測樣板。 5. 糊制根部環(huán)向粘接帶 1 清理干凈螺孔周邊的脫模布和灰塵。 2 在螺栓與葉片內(nèi)，外有臺階的地方刮涂膠粘劑（WD3135：WD3134=100：45，重量比），使橫螺母與內(nèi)外表面臺階平滑過渡。 3 在橫向孔的內(nèi)外表面需要 手糊環(huán)氧樹脂（E700+H765=100：35）糊制3層雙軸向布。 6. 糊制外部粘接帶 1 撕掉前緣0m到5 m及后緣0m到8.5m的合膜縫上下各200mm脫模布。 2 用結(jié)構(gòu)膠（WD3135:WD3134=100 ：45，重量比）補平合?？p處缺膠縫隙。 3 在前緣0m到5 m及后緣0m到8.5m的外部用手糊環(huán)氧化樹脂（E700+H735=100:35，重量比)手糊8層雙軸向玻纖布作為外部粘結(jié)帶，粘接帶以合模線中心對稱，每層都從葉根0m處開始。 7. 安裝32孔徑的軸向螺栓 1 待根部環(huán)向粘接帶完全固化后卸掉定位工裝。 2 將密封圈套入長螺桿后，把長螺桿插入徑向孔徑中，用六角螺母將其擰緊，使其在孔外的長度為209mm。 8.葉片殼體打磨 用打磨機配套使用80目的砂紙進行打磨，打磨葉片殼體撕掉脫模布留下的細小毛刺、脫模布留下的粗糙布紋以及殘留的脫模劑成分。 9. 安裝人孔蓋外環(huán)部分 1 清除掉葉跟部的雜物及灰塵使其盡量平整干凈。從葉跟部量取1000mm畫線做好標(biāo)記。 2 將人孔板用約10mm厚的木塊墊緊固定在畫好的標(biāo)記線上，然后用結(jié)構(gòu)膠（WD3135:WD3134=100 ：45，重量比），填平縫隙。 3 在其與葉片的連接處的兩邊用環(huán)氧樹脂手糊200mm寬的雙軸向玻纖布2層（E700+H735=100:35，重量比) 10.第一遍噴漆 1用壓縮空氣將葉片表面吹干凈。 2將油漆與固化劑、稀釋劑按100：4：0.2~0.8的比例準確均勻混合。 3兩人配合用高壓混氣噴槍從根部向葉尖勻速均勻的噴涂，噴涂完畢后立即清洗噴槍。 11. 第一遍噴漆表面固化后補膩子 待油漆固化后，在基材有缺陷處如針孔、凹痕等處刮膩子修補. 刮膩子時刮板與葉片呈45°，

風(fēng)電葉片ss面與ps面圖：四、葉片解剖測量、取樣實驗 后緣輔梁（UD）：PS 面輔梁與外蒙皮結(jié)合完全，只是 在斷裂后與殼體產(chǎn)生抽離。SS 面后緣輔梁在 L6m 處折斷。 跟著風(fēng)力發(fā)電范圍和技巧的賡續(xù)成長，風(fēng)電機組大年夜型 化.

　　四、葉片解剖測量、取樣實驗

　　后緣輔梁（UD）：PS 面輔梁與外蒙皮結(jié)合完全，只是 在斷裂后與殼體產(chǎn)生抽離。SS 面后緣輔梁在 L6m 處折斷。

　　跟著風(fēng)力發(fā)電范圍和技巧的賡續(xù)成長，風(fēng)電機組大年夜型 化趨勢越來越明顯。而葉片長度的增長，在增大年夜風(fēng)能捕獲效 率的同時，也增大年夜了葉片段裂破壞的概率。平日葉片產(chǎn)生斷 裂的重要原因包含臨盆過程中工藝控制不良，葉片根部局部 區(qū)域樹脂固化不完全導(dǎo)致的強度、剛度降低，風(fēng)速超限，風(fēng) 電機組掉速，電氣故障以及雷擊等。本文針對某風(fēng)電場機組 葉片段裂變亂，從風(fēng)速超限、電氣故障、雷擊、臨盆工藝等 方面進行深刻分析，肯定了葉片段裂掉效原因。

　　葉片段裂變亂概述

　　葉根地位：葉根避雷導(dǎo)線于 L2m 處斷開并掉蹤。

　　后緣粘接：葉根外部自 L6m 至 L15.5m 處后緣開裂， 自 SS 面 L32m 至葉尖開裂。

　　粘接處未產(chǎn)生分別，前 緣粘接厚度及寬度無法測量。 腹板粘接：全部腹板粘接面未產(chǎn)生剝離，因葉片折斷 導(dǎo)致葉根部位粘接膠與主梁剝離。不雅察葉片內(nèi)部，腹板未發(fā) 生膠層開裂現(xiàn)象。 葉尖部分：鋁葉尖全部甩出損掉，葉尖部位 33m 至葉 尖部分碎裂。

　　某風(fēng)電場 6# 風(fēng)電機組于 2020 年 2 月 25 日 0 時 32 分 閣下因葉片段裂停機。葉片型號：##96-2000/A5，葉片編號： 1201-149；葉片套號：097；制造時光：2012 年 8 月 12 日。 葉片段裂初始折斷地位：葉片前緣 L4.5m 至后緣 L6m，其 他折斷地位斷定為二次斷裂點。

　　根據(jù)對葉片的整體檢查成果，未發(fā)明明顯的雷 擊陳跡。經(jīng)現(xiàn)場勘查，葉尖地位的碎裂為葉片墜落時的二次 毀傷。 主梁部分：PS 和 SS 面主梁均自葉根 L2.5m 處與蒙皮分別，主梁部分整體保存完全。PS 面與 SS 面主梁與蒙皮均 結(jié)合優(yōu)勝。經(jīng)現(xiàn)場勘查，主梁處的折斷是因為葉片段裂掉效 后，因重力感化導(dǎo)致的主梁與殼體產(chǎn)生分別，主梁本身并未 斷裂。

　　芯材及蒙皮：葉根處、前緣 L12m 處、后緣 L13m 處均 扯破露出 PVC 芯材，殘存 PVC 芯材注解粘接無異常。經(jīng)現(xiàn) 場勘察，芯材和蒙皮處均為扯破，這是因為葉片在斷裂后受 重力影響，導(dǎo)致蒙皮與芯材產(chǎn)生扯破

　　經(jīng)由過程一一分析導(dǎo)致葉片掉效的各類外部身分對葉片掉 效的影響，剖斷葉片掉效的原因。導(dǎo)致葉片掉效的外部影響 身分及剖斷辦法如表 1 所示。

　　一、變亂產(chǎn)生時風(fēng)電機組狀況分析 根據(jù) SCADA 監(jiān)控體系信息，在變亂產(chǎn)生前后，發(fā)明 6# 風(fēng)電機組異常，經(jīng)由分析數(shù)據(jù)庫內(nèi) 1s 數(shù)據(jù)（見表 2），

　　曲折實驗是將必定外形和尺寸的試樣放置于曲折裝配 上，以規(guī)定直徑的彎心將試樣曲折到請求的角度后，卸除 實驗力，檢查實驗遭受的變形機能（因為樣品 A 尺寸較小 且缺點過大年夜，導(dǎo)致實驗機無法做力學(xué)機能測試，是以，本 次力學(xué)機能實驗用樣塊 B 和 C 做比較測試）。由曲折實驗 數(shù)據(jù)（表 5）可知，缺點樣塊的曲折強度僅為正常樣塊彎 曲強度的 67.97%；而曲折模量比正常樣塊大年夜 9.13%。曲折強度降低，使得輔梁的抗剪切才能嚴重降低；而曲折模量 值越大年夜，表示材料在彈性極限內(nèi)抵抗曲折變形才能相對越 小，實驗數(shù)據(jù)注解輔梁出現(xiàn)褶皺后，降低了本身的抗變形 才能。

　　葉片產(chǎn)生斷裂變亂后，3支葉片均正常順槳且保持同步，具體過程見圖 4。

　　變亂現(xiàn)場細節(jié)描述

　　二、變亂產(chǎn)生時風(fēng)速及轉(zhuǎn)速分析

　　根據(jù)汗青數(shù)據(jù)，2020 年該風(fēng)電機組的最大年夜風(fēng)速為 24.3m/s，未跨越設(shè)計風(fēng)速。葉片段裂前后，風(fēng)速未跨越極 限風(fēng)速，2020 年 2 月 25 日 0 時 30 分至 0 時 40 分的最大年夜風(fēng)速為 15.5m/s，處于正常運行風(fēng)速范圍內(nèi)。

　　（1）葉根處存在 2 處褶皺：葉根 L2.5m 處軸向褶皺 （L=600mm，W=32mm，H=8mm，高寬比為 0.25）；葉根 L1.8m 處軸向褶皺（L=480mm，W=27mm，H=6mm，高寬 比為 0.22）。因為葉根 L2.5m 折斷截面并未發(fā)明褶皺分層， 且 L2.5m 折斷截面呈弦向折斷與 2 處軸向褶皺沒有直接關(guān) 聯(lián)，剖斷 2 處褶皺均為質(zhì)量缺點。

　　由圖 3 可知，葉片產(chǎn)生斷裂時，機艙振動較大年夜，最大年夜 值達到 3.4mm 閣下，風(fēng)電機組持續(xù)擺振約 2 分鐘，之后振 幅逐漸減小。

　　三、雷擊分析

　　變亂現(xiàn)場調(diào)研及分析

　　前緣粘接：前緣粘接角保存完全，自 L4.5m 處產(chǎn)生一 次斷裂；自 L7m 處產(chǎn)生二次折斷。

　　由圖 5 可知，在葉片段裂前的一小段時光內(nèi)，機艙風(fēng) 速儀所測得的風(fēng)速切變尚可，未出現(xiàn)較快的風(fēng)速變更。該 風(fēng)電機組在葉片段裂變亂產(chǎn)生前后的最大年夜轉(zhuǎn)速為 17.42rpm （2020 年 2 月 25 日 0:32:02），未產(chǎn)生超速。

　　如雷電對電網(wǎng)或風(fēng)電機組沖擊較大年夜，應(yīng)出現(xiàn)短時光的 體系過電壓；如雷電沖擊能量較小，可能僅導(dǎo)致葉片破壞而 無法引起體系過電壓。由變亂前后體系電壓變更情況圖（圖 6）可知，葉片段裂前后體系電壓無明顯波動。

　　綜合分析可知：（1）清除故障時風(fēng)速跨越設(shè)計值導(dǎo)致 葉片段裂的可能；（2）清除風(fēng)電機組飛車的可能；（3）清除雷擊身分導(dǎo)致葉片段裂的可能。

　　葉片出現(xiàn)斷裂的時光為 2020 年 2 月 25 日 0 時 32 分 32 秒。

　　葉片各截面測量明細見表 3，發(fā)明的重要缺點見表 4。

　　綜合分析如下：

　?。?）后緣 L23m 和 L24m 處的斷面上均發(fā)明有空膠現(xiàn) 象，葉片局部空膠風(fēng)險較小，可以清除。

　?。?）抽檢了 10 處葉片后緣粘接厚度，存在 4 處超標(biāo)， 部分膠層存在空膠現(xiàn)象。除后緣 L8m 地位超標(biāo)嚴重（超標(biāo) 275%）外，其余 3 處最大年夜超標(biāo)為 16.67%。但膠層超厚的缺 陷并未在葉片初始斷口地位，是以，后緣膠層缺點不克不及作為 本次葉片段裂變亂的重要原因，可以清除。

　?。?）L6m 處 后 緣 輔 梁（UD） 弦 向 褶 皺， 長 度 為 320mm，寬度為 25mm，高度為 5mm，高寬比為 0.20。葉 片在 L6m 處產(chǎn)生折斷，現(xiàn)場勘查發(fā)明 L6m 折斷截面存在褶 皺分層的現(xiàn)象，弦向褶皺對葉片折斷的影響身分很大年夜，初步 剖斷該缺點是造成葉片折斷的重要身分。

　　剖斷該缺點是造成葉片折斷的重要身分。

　　結(jié)合實驗數(shù)據(jù)分析可知：缺點樣塊的曲折強度僅為正 常樣塊曲折強度的 67.97%；褶皺缺點導(dǎo)致輔梁抗拉強度下 降了 9.18%；而曲折模量比正常樣塊大年夜 9.13%；以上數(shù)據(jù)充 分辯明，葉片 L6m 處的后緣輔梁（UD）弦向褶皺是造成葉 片折斷掉效的重要誘發(fā)身分。

　　五、輔梁弦向褶皺材料力學(xué)機能測試、拉伸測試 因葉根外部自 L6m 至 L15.5m 處后緣開裂，在輔梁褶 皺地位取三個樣塊：第一塊為 L6m 處后緣輔梁斷口地位樣 塊，標(biāo)記為 A 樣塊；第二塊為 L7.5m 處后緣輔梁弦向 45° 褶皺樣塊，標(biāo)記為 B 樣塊；第三塊為正常狀況的輔梁，標(biāo) 記為 C 樣塊，作為比較樣塊。

　　拉伸實驗是檢測強度和剛度最重要的實驗辦法之一， 經(jīng)由過程拉伸實驗可以不雅察材料的變形行動。由表 6 可知，褶皺 缺點導(dǎo)致輔梁抗拉強度降低了 9.18%。

　　結(jié)論

　　綜合分析，該變亂風(fēng)電機組葉片的掉效過程是由葉片 L6m 處后緣輔梁（UD）弦向褶皺誘發(fā)葉片開端斷裂，葉片 在離心力的感化下，蒙皮及主梁產(chǎn)生撕扯分層開裂，在葉片 開裂后，葉片穩(wěn)定性大年夜幅降低，當(dāng)葉片載荷傳遞到根部后， 因根部構(gòu)造強度較大年夜，在葉片 L6m 處應(yīng)力積聚，導(dǎo)致后緣 L6m 處由內(nèi)向外扯破，迎風(fēng)面和背風(fēng)面主梁折斷，進而導(dǎo) 致葉片剎時掉效。

　　（作者單位：中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司）

風(fēng)電葉片ss面與ps面圖：某風(fēng)電場機組葉片斷裂原因分析

　　北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)訊:隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模和技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機組大型 化趨勢越來越明顯。而葉片長度的增加，在增錦工能捕獲效 率的同時，也增大了葉片斷裂損壞的概率。通常葉片發(fā)生斷 裂的主要原因包括生產(chǎn)過程中工藝控制不良，葉片根部局部 區(qū)域樹脂固化不完全導(dǎo)致的強度、剛度降低，風(fēng)速超限，風(fēng) 電機組失速，電氣故障以及雷擊等。本文針對某風(fēng)電場機組 葉片斷裂事故，從風(fēng)速超限、電氣故障、雷擊、生產(chǎn)工藝等 方面進行深入分析，確定了葉片斷裂失效原因。

　　葉片斷裂事故概述

　　某風(fēng)電場 6# 風(fēng)電機組于 2020 年 2 月 25 日 0 時 32 分 左右因葉片斷裂停機。葉片型號：##96-2000/A5，葉片編號： 1201-149；葉片套號：097；制造時間：2012 年 8 月 12 日。 葉片斷裂初始折斷位置：葉片前緣 L4.5m 至后緣 L6m，其 他折斷位置判斷為二次斷裂點。

　　事故現(xiàn)場細節(jié)描述

　　葉根位置：葉根避雷導(dǎo)線于 L2m 處斷開并失蹤。

　　后緣粘接：葉根外部自 L6m 至 L15.5m 處后緣開裂， 自 SS 面 L32m 至葉尖開裂。

　　前緣粘接：前緣粘接角保存完整，自 L4.5m 處發(fā)生一 次斷裂；自 L7m 處發(fā)生二次折斷。

　　粘接處未發(fā)生分離，前 緣粘接厚度及寬度無法測量。 腹板粘接：整個腹板粘接面未發(fā)生剝離，因葉片折斷 導(dǎo)致葉根部位粘接膠與主梁剝離。觀察葉片內(nèi)部，腹板未發(fā) 生膠層開裂現(xiàn)象。 葉尖部分：鋁葉尖全部甩出丟失，葉尖部位 33m 至葉 尖部分碎裂。

　　根據(jù)對葉片的整體檢查結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)明顯的雷 擊痕跡。經(jīng)現(xiàn)場勘查，葉尖位置的碎裂為葉片墜落時的二次 損傷。 主梁部分：PS 和 SS 面主梁均自葉根 L2.5m 處與蒙皮分離，主梁部分整體保存完整。PS 面與 SS 面主梁與蒙皮均 結(jié)合良好。經(jīng)現(xiàn)場勘查，主梁處的折斷是由于葉片斷裂失效 后，因重力作用導(dǎo)致的主梁與殼體發(fā)生分離，主梁本身并未 斷裂。

　　后緣輔梁（UD）：PS 面輔梁與外蒙皮結(jié)合完整，只是 在斷裂后與殼體發(fā)生抽離。SS 面后緣輔梁在 L6m 處折斷。

　　芯材及蒙皮：葉根處、前緣 L12m 處、后緣 L13m 處均 撕裂露出 PVC 芯材，殘存 PVC 芯材表明粘接無異常。經(jīng)現(xiàn) 場勘察，芯材和蒙皮處均為撕裂，這是由于葉片在斷裂后受 重力影響，導(dǎo)致蒙皮與芯材發(fā)生撕裂

　　事故現(xiàn)場調(diào)研及分析

　　通過逐一分析導(dǎo)致葉片失效的各種外部因素對葉片失 效的影響，判定葉片失效的原因。導(dǎo)致葉片失效的外部影響 因素及判定方法如表 1 所示。

　　一、事故發(fā)生時風(fēng)電機組狀態(tài)分析 根據(jù) SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)信息，在事故發(fā)生前后，發(fā)現(xiàn) 6# 風(fēng)電機組異常，經(jīng)過分析數(shù)據(jù)庫內(nèi) 1s 數(shù)據(jù)（見表 2），

　　葉片出現(xiàn)斷裂的時間為 2020 年 2 月 25 日 0 時 32 分 32 秒。

　　由圖 3 可知，葉片發(fā)生斷裂時，機艙振動較大，最大 值達到 3.4mm 左右，風(fēng)電機組持續(xù)擺振約 2 分鐘，之后振 幅逐漸減小。

　　葉片發(fā)生斷裂事故后，3支葉片均正常順槳且保持同步，具體過程見圖 4。

　　二、事故發(fā)生時風(fēng)速及轉(zhuǎn)速分析

　　根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，2020 年該風(fēng)電機組的最錦工速為 24.3m/s，未超過設(shè)計風(fēng)速。葉片斷裂前后，風(fēng)速未超過極 限風(fēng)速，2020 年 2 月 25 日 0 時 30 分至 0 時 40 分的最錦工速為 15.5m/s，處于正常運行風(fēng)速范圍內(nèi)。

　　由圖 5 可知，在葉片斷裂前的一小段時間內(nèi)，機艙風(fēng) 速儀所測得的風(fēng)速切變尚可，未出現(xiàn)較快的風(fēng)速變化。該 風(fēng)電機組在葉片斷裂事故發(fā)生前后的最大轉(zhuǎn)速為 17.42rpm （2020 年 2 月 25 日 0:32:02），未發(fā)生超速。

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