保定叶丰风电设备有限公司副总经理安雪松:《叶片主梁褶皱维修及叶片功率提升的经验分享》

2019-08-26 东方风力发电网 点击:379
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2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,保定叶丰风电设备有限公司副总经理安雪松发表了题为《叶片主梁褶皱维修及叶片功率提升的经验分享》的精彩演讲。

 

以下为演讲实录:

此次和大家交流分享的主要内容是《叶片主梁褶皱维修机功率提升经验分享》。我主要从以下几个方面与大家进行交流:第一是叶片主梁褶皱缺陷产生的原因;第二个是叶片主梁褶皱的危害;三是在役风机叶片主梁褶皱的检查;四在役风机叶片主梁褶皱的维修;风机叶片增功、增效的方案。

首先是叶片主梁褶皱缺陷产生的原因。

我们都知道一般叶片生产过程通常采用真空吸注的工艺方法,先铺设若干层数的玻璃纤维布,排除铺层之间的空气,通过吸注树酯来完成对玻纤布的浸润,并在一定加热条件下进行固化。基本多为单向玻纤布,在布层铺设时如果对涂层拉力不均匀,铺设不平整,固定补牢顾,玻纤布就会存在松散、弯曲的形成,在真空吸注时存在玻纤布松散便会产生褶皱。 

早期叶片主梁一般是壳体,加之行业内对褶皱缺陷的危害认知不足,所以叶片主梁褶皱现象比较普遍,但是目前各叶片厂家对于叶片的生产质量过程控制比较严格,因为工艺操作不当而产生褶皱的情况很少发生,但是由于右边的情况主梁存在一定的弧度,所以弧顶内侧大于弧顶外侧的弧长,内侧的玻纤布就会产生不可避免的褶皱。

主梁褶皱的危害,大家知道主梁褶皱运行过程的疲劳损伤,风机叶片主梁褶皱的存在会加速叶片运行过程的疲劳损伤,大幅度降低风机叶片的使用寿命。叶片运行初期叶片主梁存在的褶皱一般不会显现出明显损伤,随着运行时间的推移,叶片主梁存在褶皱的区域会逐渐出现表面弦向细微裂纹,内部结构分层发白等,若此时仍不能及时发现主梁区域存在的褶皱缺陷并对缺陷及时维修处理,损伤区域会急速扩张并产生断裂的发生。每年风场因叶片褶皱缺陷造成的直接、间接经济占风场运营成本的很大比重。

左边是东北一支叶片因存在叶片主梁褶皱缺陷而且未能及时发现并且及时处理而发现的叶片断裂事故。右边这个照片是河北某风场两支叶片因主梁褶皱断裂。这个叶片是内蒙古的风场叶片因主梁褶皱导致弦向裂纹,之前请第三方公司检查说没有问题。前些天联系到我们公司,秉着对业主负责,避免断裂的发生,我们公司安排一名技术人员前往现场对此叶片对应内腔进行详细检查,发现对应位置内腔已经损伤严重,并且延伸至腹板,损伤已经非常严重,叶片随时都有可能断裂的风险,目前准备更换叶片。可见叶片维修检查人员的专业性水平和丰富的工作经验是至关重要的。

业片主梁损伤是逐渐积累的过程,运行初期也是一个制造缺陷,第一张照片并未显现明显的损伤状况,随着叶片运行时间的延长,会逐渐演变成叶片裂纹,然后内部结构发白,通透性裂纹,最终发生叶片断裂。其实从产生到叶片发生断裂是比较长的过程,所以我们需要定期对叶片进行检查,做到早发现、早预防、早处理。

下面说一下在役叶片主梁褶皱损伤检查。

主梁存在褶皱的叶片,长时间“带病”运行,且主梁褶皱导致的叶片损伤为疲劳损伤,叶片强度的衰减导致其无法承受运行载荷时,叶片就会发生断裂,所以尽早发现叶片主梁褶皱缺陷并且妥善处理,才能规避巨大的经济损伤,如果错过了检查维修时机,将发现灾难性失效。我们公司对叶片检查维修人员进行专业系统性培训,所有人员都具备检查、维修的丰富经验。

对于叶片主梁区域的检查首先需要确定检查叶片的主梁范围,这是因为类似的损伤出现在叶片的不同位置对叶片的危害是完全不同的,比如叶片表面的细微弦向裂纹,若出现在叶片前后缘芯材区域可能仅为叶片涂层损伤或外蒙皮损伤;若出现在叶片主梁区域,若此区域主有可能存在褶皱并已经出现疲劳损伤。对于主梁褶皱损伤的检查我们要做到一几点:第一要求定位准确并确定损伤的具体坐标,比如这个损伤是在SS面还是PS面,距前缘后缘多长,做到描述明确,需要确定褶皱的长度、宽度、高度以及深度,只有这样才能便于后续有针对性地出具维修方案,通过损伤的程度我们确定是在空中维修、还是落地维修还是更换叶片。

这是我们公司对于叶片主梁损伤的维修案例。第一张照片,可能这张照片不会引起大家的重视,因为它表现只是表面涂层细微裂纹,但是当我们把涂层打磨掉以后,也就是第二张照片,主梁内部结构已经出现分层发白,而且对于内腔主梁已经出现疲劳损伤,已经泛白。对应的主梁褶皱出现疲劳损伤,损伤的程度需要立即维修,如果再不维修,发展下去就有可能叶片发生断裂。这个是叶片到这个程度就无法修复,需要更换叶片。

在役风机叶片主梁褶皱的维修。

首先我们需要确定主梁叶片的损伤深度,根据损伤深度确定打磨的范围,严格按照工艺要求修复成形。我公司能够出具详细的叶片损伤报告,有针对性地出具维修方案,应对维修过程进行严格的质量控制。目前我公司维修的主梁褶皱损伤叶片有500余支,遍布河北、新疆、内蒙等风场;维修后的叶片至今最长运行时间达到4年以上,所有维修部位无一出现质量问题。

下面是关于叶片增功、增效解决方案。

目前市场上流行的方案主要有叶尖延长、格林襟翼(音)、扰流板、涡流发生器、叶根弦线延长。我们公司是推荐方案是扰流板加涡流发生器,主要是以下几点:第一操作性,此方案操作简单、方便,使用双面胶、结构胶粘接即可;第二增功效果,众多理论和实践证明能力提高电量在1.5-3%;安全性,对于机组安全极限载荷影响小于3%,疲劳载荷影响小于1%,对于叶片此方案不对叶片结构造成任何破坏。

 这个是经验公式Xfoil,Xfoil可以帮助我们获得原始翼型的表面流动分离点和速度;经验公式可以帮助我们获得涡流发生器的初步位置、高度、扭角等测定参数。

 这是我们公司在现场安装的施工照片和简要的施工流程,大家可以简单看一下。由于风场环境是实时变化的,每个时间段的风剪切、湍流强度、空气密度是变化的,所以我们采用的是相邻两台机组功率对比的方式进行验证,也就是相邻两台机组中一台安装增功附件,一台未安装增功附件来进行对比。这是我们在承德某风电场安装增功组件后实施的数据,大家可以看到增功发电量约2.5%,可见此方案对于增功增效是有效果的,可以给风场带来经济效益。

 (内容来自现场速记,未经本人审核,如有不妥请联系修改)



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