1.2工藝缺陷
風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)過程中,由于工藝、制造等原因形成的缺陷,如外表面的缺陷類型包括:氣泡、色差、針眼;殼體、主梁帽的缺陷類型包括:皺褶、浸漬不良、芯材缺損或錯位或芯材對接縫隙超出要求的范圍;膠接區(qū)的缺陷類型包括:膠粘區(qū)域出現(xiàn)空洞、粘接厚度超過允許范圍、粘接寬度不夠;鉆孔區(qū)的缺陷類型包括:鉆孔間隙偏差、葉根螺栓孔中心距離內(nèi)外緣偏差等。
上述缺陷,無論是可見缺陷還是未可見缺陷,都對葉片的正常運轉(zhuǎn)帶來很多的安全隱患,一般來說,風(fēng)電葉片的使用年限是20年,期間要遭受風(fēng)沙、雷電及高達(dá)500萬次以上的周期性震動,一個環(huán)節(jié)的失效,都有可能對葉片的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生致命缺陷。而且,由于風(fēng)電葉片是在高空中,因此缺陷的檢查很難達(dá)到全面仔細(xì)的程度。很多風(fēng)電葉片的破壞或斷裂,都是由于一個厘米級的缺陷逐漸由于蠕變效應(yīng)而擴(kuò)大,并對結(jié)構(gòu)層破壞導(dǎo)致的。
1.3常見的環(huán)境破壞導(dǎo)致的缺陷
①前緣腐蝕
前緣腐蝕導(dǎo)致翼型變化。由于翼型發(fā)生形變,葉片捕捉的能量就會減少5%以上,前緣損壞在早期容易修補(bǔ)。
②前緣開裂
如果發(fā)現(xiàn)葉片前緣開裂,要盡快修補(bǔ)。如果不及時修補(bǔ),開裂越變越長,在空氣作用下,蒙皮就會出現(xiàn)脫開、開裂。如果葉片蒙皮開裂6英尺以下時還可以勉強(qiáng)修補(bǔ),如果開裂再多就不得不更。換整個葉片了,這意味著高額的材料、維修費用和較長時間的發(fā)電損失。
③后緣損壞
后緣損壞在早期容易處理,如果絡(luò)之不理,聽任發(fā)展,輕微的后緣損壞就會導(dǎo)致大問題。
④葉根斷裂
葉根斷裂必須盡早發(fā)現(xiàn),因為葉根斷裂經(jīng)常引發(fā)災(zāi)難性失效。
⑤表面裂縫
即使很小的裂縫、砂眼也會使水滲入復(fù)合材料,嚴(yán)冬時水會結(jié)冰導(dǎo)致內(nèi)芯快速損壞。小的裂縫會蔓延生長,最終導(dǎo)致葉片失效。
⑥雷擊損壞
避雷系統(tǒng)損壞會導(dǎo)致葉片遭受雷擊。如果導(dǎo)雷器損壞或工作不正常,在雷電交加的時候葉片很容易被擊中損壞。已經(jīng)有證據(jù)顯示,雷電會多次擊中某個風(fēng)電場中的某臺機(jī)組,而風(fēng)電場中其它的機(jī)組卻從來不遭雷擊,這是因為這臺機(jī)組的導(dǎo)雷器存在問題,因此,發(fā)現(xiàn)避雷系統(tǒng)有故障及時維修十分重要。
因此,在生產(chǎn)過程中如何避免或者檢查出缺陷,是每個風(fēng)電公司都在研究的課題,國內(nèi)的研究主要集中在對工藝本身缺陷的研究及利用外部設(shè)備(無損探傷儀)等進(jìn)行的檢測,但由于風(fēng)電葉片及復(fù)合材料的特殊性,許多內(nèi)在缺陷是無法探測出來。
這就要求技術(shù)人員在設(shè)計中必須充分注意和考慮復(fù)合材料的可修復(fù)性,并提供簡單易行而又有效可靠的修理技術(shù)。
2.復(fù)合材料的修復(fù)原則
首先應(yīng)掌握復(fù)合材料修復(fù)所遵循的原則:
(1)修復(fù)時,修復(fù)材料必須與該部件原來的材料相匹配,即只能用玻璃纖維材料修補(bǔ)葉片;
?。?)修補(bǔ)層的鋪層順序應(yīng)與原結(jié)構(gòu)的鋪層順序相一致,其鋪層比原結(jié)構(gòu)鋪層數(shù)至少要多一層,具體層數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計加以補(bǔ)強(qiáng);附加鋪層的方向一般為45。雙軸向布,因為45。的鋪層可以為橫縱方向提供相等大小的強(qiáng)度,以便受力均勻;
(3)修復(fù)區(qū)的膠結(jié)面應(yīng)加工成斜面或臺階,斜面的坡度和臺階的寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定;修補(bǔ)區(qū)域打磨示意圖
修補(bǔ)區(qū)域打磨示意圖
?。?)修復(fù)時的固化溫度不得超過該產(chǎn)品制造時的固化溫度;
?。?)修復(fù)布層固化時應(yīng)該加真空壓力;
?。?)當(dāng)修復(fù)面積較大的損傷時,應(yīng)使用局部或整體模具,以恢復(fù)部件原有的結(jié)構(gòu)外形和氣動表面;
?。?)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在制造時的固化溫度下不宜重復(fù)加熱次數(shù)過多,否則將會對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性能有影響。必須在遵循以上幾個原則的前提下,才能保證產(chǎn)品修復(fù)的質(zhì)量。