沿海风电机组叶片的日常检查与维护

文 | 李俊沅



沿海风电机组叶片的日常检查与维护

文 | 李俊沅

叶片是风电机组将风能转化为机械能的重要部件之一，是获取较高风能利用系数和经济效益的基础，叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，而叶片承受载荷较大，运行环境恶劣，风吹、日晒、雨林、雷击、腐蚀等等都会对叶片的寿命造成巨大影响，因此随着运行年限的增长，随时都会发生意外损伤甚至事故，直接影响风电机组的安全运行和风电场的经济效益。为此，本文通过对风电机组叶片产生问题的原因进行分析，提出日常检查方法以及时发现叶片问题，减少损失，并对常见的可自己修复的叶片受损类型提出维护建议。

叶片产生问题的原因

从建设完成后的角度来看，叶片产生问题的主要原因有以下两方面。

一、自然原因

由于沿海地区的特殊情况，沿海的风电场叶片受损主要来自雷击、盐雾以及台风的破坏。

（一）雷击

雷击对风电机组安全运行产生的危害较大。闪电释放的巨大能量会造成叶片严重损坏。雷击造成叶片损坏主要有以下两种情况：一是闪电击中叶片叶尖后，释放大量能量，瞬间使叶尖内部结构温度急剧升高，引起气体高温膨胀，压力上升，造成叶尖爆炸开裂；二是雷击产生的巨大声波也会对叶片造成冲击破坏。

（二）盐雾

在沿海风电场，盐雾对叶片的腐蚀是一个不可忽视的问题。长期受腐蚀后的叶片前缘胶衣容易脱落，长期运转后将损伤到纤维层，加速叶片老化，造成开胶和纤维层损伤。同时，由于盐雾的日积月累，叶片表面将形成一层不均匀的覆盖层，破坏叶片平衡，严重时将影响叶片运转效率。

（三）台风

由于风电机组叶片设计有规定的使用环境条件，其在正常条件下具有足够的强度和韧度，但在台风期间，受到如大阵风、强剪切风等的不断交叉袭击，使叶片超过其设计载荷，容易产生损伤，严重情况将导致叶片折断，甚至风电机组损坏。2013年9月22日，国华公司的红海湾风电场便是遭受到超强台风“天兔”而造成大量风电机组叶片折断甚至倒塔事故。

二、运行和维护不当

（一）漏油处理不及时

运行维护时没做好密封维护将导致的油渗漏，漏出的油穿透叶片层板后，易引起叶片分离。叶片内部缝隙需要清洁控制。叶片外层的油渗漏将产生污垢，降低其运行效果。

（二）裂缝未及时发现

日常巡视巡检未及时发现叶片存在的裂缝。由于裂缝会生长，随着时间的延长，小问题可能滋生大事故。因此，发现裂缝须及时上报，轻微的须定期跟踪观察，严重的须及时进行修复。

（三）污垢未进行清除

叶片好比汽车的挡风板，也会很快地聚集污垢，其性能因而受到影响。失速调桨风电机组在高风速下失速以保护风电机组。这些翼型对前缘上的污垢很敏感，它们会使叶片提前失速。

（四）缺少预防性维护

叶片的周期性、预防性维护对保证风电机组正常运行起到了关键作用，花较少的时间和费用及时维护，或对发现的初期问题苗头进行维修，可以减少停机造成的经济损失以及避免日后高额的维修费用。

常见的叶片检查方法

一、叶片内部检查

叶片安装运转一段时间以后，需要定期进行检查工作，具体如下：

（1）叶片避雷导线是否有缺失或折断；

（2）内部粘结胶部位是否开裂；叶片腹板是否有扭曲；内部是否有分层等缺陷；

（3）叶片内部是否有异物、异声等情况；芯材区域与表层玻璃钢是否有剥离。

二、叶片外部检查

使用高倍望远镜，仔细观察叶片外表面，包含以下检查内容：

（1）叶根密封胶是否开裂、剥落；

（2）叶片表面的盐雾、油污、静电灰等污垢，对是否需要清洗进行评估；

（3）叶片尾边或导向边是否开裂；是否有裂纹、气泡、凸起、麻面、砂眼等现象；

（4）叶片表面的胶衣是否腐蚀、剥落；叶片表面是否有雷击破损处。

三、叶片的受损判断技巧

上述两种检查一般都是风电机组在停机状态下，通过专业设备进行检查与检测，而一个优秀的技术人员一般通过听与看便可找出运转中叶片的缺陷。

（一）声音辨别

如果叶片叶尖处未出现砂眼、软胎、开裂、叶尖磨平现象，三支叶片运转时声音是一致的，叶片转动至地面角度时，如果出现异常声音，或三支叶片的运转声音不一致，则意味着叶片中某些部分受损，需要停车检查叶尖部位和整体叶片的迎风角面（叶脊），观察叶刃至上而下是否产生了横纹。总之三支叶片同时出现隐患的几率极低，从运转声音上，最易判断存在的叶片隐患。

（二）目测辨别

叶片遇雨后，观察叶片迎风面（叶脊）可看出风电机组叶片受损情况。如果叶片迎风面雨后仍显黑色，证明叶片已经出现砂眼，因为外界小生物被叶片打到后，只是附着在叶脊上；如果叶脊没有砂眼、麻面，附着物及污物完全可以被冲刷掉（盐雾、漏油除外），叶片迎风面颜色越重，证明叶片受损越严重。

叶片常见的维护类型及自我维护方法

一、污垢或盐雾腐蚀

污垢或盐雾会在叶片表面形成一层覆盖层，覆盖层会对叶片的效率产生负影响，所以要定期对叶片表面进行清洗，除去覆盖层。

具体方法为，清洁表面涂Yacht Cleaner蜡进行清洗，这种蜡是一高浓缩精炼水基试剂，没有添加研磨介质，可用水稀释。然后使用Yacht Polish（一种添加研磨介质的蜡）。对于特别难处理的污渍和顽垢，可使用Yacht Rubbing。对于不是顽固的附着物用Yacht wax清洗，便能达到良好的清洁效果。

二、开裂

如果叶片的表层完好无损，仅是开胶裂缝，就只需要用胶把裂缝粘起来即可。压接两片表层时，使用木条和夹具（如图4）。

如果是叶片表面开裂，如图5，可以按照下述步骤修复。

（1）用角磨机打磨裂口边缘，尽量不要完全破坏现有的边缘，以便在填充材料时有比较牢固的支撑。

（2）随后将厚缘两侧的漆和胶磨掉，大小向上大约90mm（两侧都磨），长度比裂口长至少60mm。

（3）在裂口中填充经过核准的粘合剂（填充胶），来获得正确的翼型。也可以使用Araldite2021或Adekit310胶。确保在粘合前，粘合处胶的厚度不小于3mm。

（4）叶片贴层使用一块两层编织纤维布（两层编织纤维与3层编织纤维的区分，3层纤维的一面可以看出有规则的竖向纹理）。大小按照垂直方向超过裂纹约50mm，裂口方向超过裂口末端100mm。贴层用Ampreg20树脂粘合。随后用加热枪烘干，当贴层不再粘手时，裹上电加热毯，使贴层在60℃环境下保持至少2h。

（5）完全干后，打磨贴层直到与原翼型吻合。为了排出贴层内残存的空气，必要时可在叶尖圆弧部位的贴层上开一个径向的切口。为了避免气眼，建议在贴层外部加一层填充胶。在表面刷涂层。修补后的部分应是圆滑、平整，且无尖锐边角。

三、破损

薄缘部位的缺口必须依照下列程序来修补。

（1）对损坏部位进行切割、打磨，做好修补准备。在损坏相对轻的一面贴上坚硬的东西作支撑。在贴支撑物前把支撑物用胶带包起来。

（2）贴好支撑物后，从支撑物对面开始抹胶，然后烘干胶。当胶凝固后，去掉支撑物。当胶完全干结后，开始打磨，要贴层的区域要仔细打磨。

（3）等待贴层干燥。

（4）打磨修整贴层使之与翼型相符。

（5）为了避免气眼，建议在贴层外部也加一层填充胶。在涂抹混合面漆涂料之前，对贴层外部的胶也要进行打磨修整，要求平整、光滑没有尖锐棱角。

（6）在薄缘上贴宽约30mm厚的玻璃纤维板。用夹具将两块纤维板固定，形成初步的翼型。当胶干后，再用电热毯包裹起来在大约60℃保持至少1h。等冷却后修整边缘、粘合部位。

（7）有张开现象的贴层必须用胶封死。

结语

叶片在高空、全天候条件下工作，时刻受各种介质侵蚀或影响，如未能及时发现问题或忽视小问题，极易造成事故。这类事故通常在大风季节出现，不仅带来昂贵的修补费用，更易造成发电量的严重损失。因此，对叶片进行定期检查维护，早期发现问题并尽快采取措施，才是避免事故、减少风险、稳定风电场收益的有效方式，才能为风电场安全运行提供有力的保障。

（作者单位：国华《陆丰》风电有限公司）