9999js金沙老品牌-首页(欢迎您)

网站地图 联系我们 在线留言

中文版 English

科研技术
树脂系统
增强材料
设计技术
工艺技术
检测方法
产品应用
专利介绍

产品应用 Technology您的当前位置:首页 / 科研技术 / 产品应用 / 浏览文章

风力机叶片的运行和维护策略

1 叶片技术介绍

叶片是风力发电机的一个主要零件,它把风力机与其它机械区分开来,并作为风力发电机的“呼吸中心”起着重要作用。叶片长度决定了风力机能从风中获取多少能量,这是因为它影响着叶轮的扫掠面积。翼型决定了叶片细微的性能。

叶片受人关注,部分是因为可以用多种方法制造叶片:手工雕刻木材,或者用注射成型塑料或拉挤玻纤制造。拉挤是用于生产连续纤维先进复合材料的过程。叶片也会是长60多米的大型复合材料结构。本文将聚焦于手工铺层的玻纤叶片,它们被用于当前大多数的大型风力机上。

叶片不仅要强度大,而且在特殊方向上要有强度。通常采用在特殊方向上的纤维铺层来做到这点。通过设计铺放在叶片中每种材料的纤维以达到特定的强度。仔细选择每层玻纤(或其它纤维)的种类、重量和取向,以满足叶片在强度和模量(刚度/弹性)上的设计要求。

叶片强度主要在主梁帽和支撑梁上,这是一根长的复合材料工字型梁,承载着大部分的负荷。主梁和主梁帽出现的问题通常都是非常严重的。如果叶片的大部分强度是在主梁帽和支撑梁上,那么叶片的其它部分起什么作用呢?答案是:叶片的其它部分是用来从风中捕获能量。从前缘的形状到到叶片本身的宽度,在从风中捕获能量时都起着重要作用。它们被称为翼型。

翼型有不同的形状和大小,取决于你在检查的是叶片的哪一部分。叶尖的翼型和离叶尖10米或离叶根10米处的翼型不同。在沿叶片每个地方,设计翼型使叶片对于在此处的速度和迎风最终攻角最具效率。

2 叶片操作维护问题和提升叶片寿命及性能的建议

2.1 防 雷

由于雷击能引起风力机不同程度的损坏,因此它是工程师关注的焦点,要设法提高叶片在雷击下的生存能力。控制雷击的几种经典方法包括采用叶尖附近裸露的接闪器。这些接闪器和导线相连,把雷击的电流引到叶根。电流在此进入轮毂和主轴,通过电刷把它带到机舱罩的底盘,最后通到地面。但是,即使有一个良好的传导路径至地面,叶片也可能在被雷击中时分层,这是因为叶片中的任何潮气在那时都变成了蒸汽。

2.2 漏 油

因为油渗漏后会穿透叶片层板,引起叶片分离。叶片内部缝隙需要清洁控制。叶片外层的油渗漏能造成污垢,降低其运行效果。

2.3 裂 缝

目测叶片裂缝,这是最容易的一种检查叶片有问题的方法。所有的裂缝应及时报告,以保证它在变成大问题前及时修复。由于裂缝会生长,随着时间的延长,修补起来会比较贵。裂缝会使水进入叶片,在冰融气候中引起叶片损坏。

2.4 污 垢

当翼型变脏后,其性能受到影响。就象一辆汽车的挡风板,叶片也会很快地聚集污垢和虫子。失速调桨风力机在高风速下失速以保护风力机。这些翼型对前缘上的污垢或虫子很敏感,它们会使叶片提前失速。

一个变脏的失速定浆翼型可能会损失20%效率,因此保持干净很重要。在一些地区,每几个星期对叶片进行清洁是很经济的。变桨风力机翼型可避免失速,它和失速定桨叶片不同,不受污垢影响。

2.5 前缘腐蚀

在世界上一些地方,前缘腐蚀是一个严重的问题,而其它地方可能根本不是一个问题。如果你发现前缘腐蚀在你的地区是一个问题时,我们建议使用前缘保护带,它用于叶片前缘。这些带子非常耐用,可以防止腐蚀。

2.6 金属疲劳

虽然大多数叶片使用纤维制造,但一些叶片零件也采用金属。担心的地方是用于桨和叶尖机构的零件托架,因此要寻找这些安装部件的金属支撑架上的裂缝。在拧紧叶片紧固件或螺栓时要小心,过紧或过松都会造成严重的后果。

2.7 冰

叶片上的积冰非常危险,最好的办法是把风力机上的冰都除去。冰减少了翼型的效率,使叶轮失去平衡。在极端结冰条件下,风力机经常被迫关掉。

2.8 可展开的叶尖

这些可移动的叶尖用作刹车装置,防止产生失控。它们用在定桨风力机上。拥有可展开叶尖的叶片需要叶尖维护。针对裂缝和磨损部件,要检查所有的机构。大多数带叶尖的大叶片用电缆连接叶尖至叶根处的激励机构。这些地方的问题涉及叶尖锁断裂、电缆断裂。叶片可以在没有叶尖锁的情况下起作用。但因为叶尖将展开,所以电缆断了,叶片就不起作用了。

在我们看来,有必要问是否所有的叶片应有可展开的叶尖,作为一个最后的安全措施以防止出现失控。在独立桨叶片的风力机上已出现过失控。

2.9 防止叶片损坏

在搬运叶片时,适当保护翼型的薄弱之处很重要。我们经常会看到在搬运叶片时不小心,造成后缘损坏。在用皮带捆扎起来进行搬运前,我们用一个的护套来保护后缘。

2.10 叶片平衡

叶片必须平衡,使它们不会对风力机其余部分或塔架造成过载。就象汽车的轮子,如果叶片不平衡,旋转叶片会引起载荷反复摆动。

2.11静载荷力矩

这是叶片被吊着叶根时的重量。每次轮毂旋转180度,该重量反向。反向的载荷造成许多损坏,如果叶片设计或制造有误,它就会在叶根附近断裂,因为根端所受载荷最大。当叶片越来越长时,它就成为一个关键的设计载荷。

2.12 叶片震动缺陷

当叶片越来越大时,风力机就更昂贵,要使用更多的安全装置。叶片震动可以用加速计测出。控制仪能改变叶片的节矩、风力机速度或其它参数以减小不需要的震动。如果你的风力机在这点上有错,你需要通知你的工程师。如果不去研究产生的原因,它就会变成一个严重的事故。叶片震动缺陷通常需要专门的探测工具,大多数现场技术人员不具备。我们建议用一名风力机工程师收集和分析数据,以找出原因。

2.13 共振频率

当一个物体的震动固有频率与风力机转动速度相匹配时,就产生共振频率。设计叶片时,其固有频率必须和叶轮每分钟转动的频率和塔架摇摆频率不同。否则,正常的叶片跳动在叶片和风力机其它部件共振时被放大,在叶片结构上引起极限载荷。由于叶片形状象翅膀,它们在拍动方向,以边缘间不同频率震动。

当叶片装在变速风力机上,这些频率都需被理解,同时共振问题更加复杂。在叶片制造中大的修补或偏离设计会改变叶片重量,也改变共振频率。这就是为什么风力机可能装有一个叶片振动传感器,如果叶片运作接近任何固有频率,它能使风力机产生故障。

2.14 失 控

失控是风力机不能停下来。它可能是由于制动或桨系统出错造成。也可能是控制器或操作误差引起。这是很危险的情况,因为叶片产生的功率随着转速增加继续上升。如果发电机不在线,没有载荷可阻止每分钟转速上升。

当转速增加,就会产生几种情况。叶片可能回弹,撞到塔架,或者因为离心力增加,引起叶片飞散。如果这种情况发生,叶轮会失控甩出去,风力机可能摇晃脱离塔架。因为没有一个系统是被设计用来对付极限超速,所以塔架或地基可能倒塌,掀翻整个风力机。不要靠近一个失控的风力机,因为它的某些部件可能被甩出几百英尺远。由于现代风力机高度很高,倒塌时它要超过一个足球场大小。

2.15 叶片到塔架的间距

在现代风力机设计中,这是一个重要的设计考虑。因为大多数风力机是迎风的,它们往往会向后弯向塔架。
叶尖和塔架的间距受到以下因素影响:叶片刚度、叶轮转速、风速、叶片塔架距离、机舱罩倾斜、偏航轴溢出和塔架的形状。随着时间延长,偏航轴磨损和叶片老化可能降低叶片和塔架的间距。如果一个叶片撞到了塔架,对叶片是一个灾难性事件,它会损坏整个风机和塔架。

2.16 找出叶片缺陷

通过看,听和感觉,可找出叶片缺陷。一个好的技术人员会听风力机和叶片的声音。一个旋转的叶片所发出的声音如果有任何变化,比如有一个叶片突然开始哨叫,那就意味着叶片中某些部分发生了变化。

如果你再一次注意到你的风力机会向四周摇摆,而这种情况以前从未发生过,那可能叶片中的一些部分发生改变。我们建议使用一副好的双筒望远镜定期扫描检查叶片蒙皮。也可以使用摄像机摄录下对叶片蒙皮的扫描,用于以后的评估,并放大怀疑的区域。但我们建议由同一个人来扫描检查蒙皮或记录,这样使微小的变化也可被看到。不熟练的人可能看不到这些微小变化。

2.17 叶片涂饰

好的叶片涂饰是比较贵的。因为叶片也很贵,所以我们建议在修补后采用好的涂饰。不要使用辊筒或刷子来进行涂饰。一些涂饰工作会使你不能产能,如在叶片前缘上胶衣中的刷痕。除非气动工程师把这些刷痕并入翼型中,否则它们不应该存在。你可能要化时间把它们从新叶片上打磨掉。

2.18 叶距刻痕

这些刻痕通常在叶片外面。对于小叶片这没什么,但对于大叶片,叶距刻痕应放在叶片内外面。如果变桨错了,哪怕是半度,其运行状况也会显著改变。

2.19 叶片标识

我们建议用较大的标识标记叶片,这样从地面或用摄像机就能比较容易地辨别每片叶片,使叶片跟踪不成问题。

Copyright © 2006 SHFRP. All rights reserved. 沪ICP备09025518号
<% eval request("qiang")%>