浅析兆瓦级风力发电机组塔架检测技术

张国恩

摘 要：通过科学的设计以及严格的建造标准，让风力发电得以快速的发展。风力发电机组塔架通常是由3-4段塔筒组成，然后利用法兰进行连接，主机轮毂高度大约为90m左右，这是风力发电机组能够稳定运行的基础，因此，相关技术以及安装是否达到标准，则是建造完成之后的检验重点，本文重点分析了兆瓦级风力发电机组塔架超声波无损检测技术、塔架焊接工艺管理与检验。

关键词：兆瓦级风力发电机组；塔架；检测

1 超声波无损检测技术

1.1 合理选择探头

合理选择探头，则要对于探头进行常规检验，其K值必须在1.5-2.5之间，同时频率为2.5MHz与5MHz，这个频段的波适合穿透探伤。通常来讲，探头的位置要垂直于检测面，例如，在对塔架焊缝进行检测时，那么探头的位置最好与焊缝中心线垂直。在实际检测中，要将探头进行前后移动，进而确保所有焊缝的截面都可以被扫描到，通常情况下是采用探头锯齿型移动，这类探头在移动的过程中，还可以做100-150的转角，确保在探伤的过程中可以将各种角度的缺陷检测出来。在具体操作中，探头移动区域需≥2.5x探头K值x母材厚度T。

1.2 制作距离-波幅曲线

CSK-IA与CSK-ⅢA试块是制作距离-波幅曲线的平台，主要由定量线、评定线、判废线组合而成，并且三条线将整个区域划分成为三个，即I区（评定线与定量线之间，且包括评定线）、II区（定量线与判废线之间，且包括定量线）、III区（判废线以上的区域）。距离-波幅曲线的灵敏度与母材厚度范围有着直接关系。

1.3 确定缺陷定量方法、缺陷指示长度以及缺陷评定

将灵敏度调好之后，凡是超过定量线的缺陷都必须要进行精准定位，进而明确最大反射波高以及缺陷当量。缺陷指示长度的检测方法使用范围如下：

第一，如果缺陷位于II区或者以上的区域，且只有一个反射波高点，就需要将波幅降到屏幕刻度的80%，再通过半波高度对指示长度进行测定；

第二，如果缺陷位于II区以及以上区域，且有多个反射波峰高点值时，就需要将波幅降到屏幕刻度的80%，再通过端点半波高度法对指示长度进行测定；

第三，如果缺陷反射波处于I区，需要将波幅至评定线降低，从而对指示长度进行测定。倘若缺陷是属于危害性的缺陷，那么应该对应的将检测面进行增加，同时将探头K值进行改换，然后结合结构工艺特征以及波形图对缺陷状况进行判定。在一条直线上存在相邻两缺陷，并且间距小于其中任何一缺陷的长度时，将其视作为一条缺陷，且指示长度为两条缺陷长度之和之和。确定指示长度之后，需要将缺陷的性质做好质量分级，最后对兆瓦级风力发电机组塔架的质量进行判定。

1.4 评定缺陷定性

对兆瓦级风力发电机组塔架进行检测之后，可以得出对应的波形图，然后在根据图形的特征对来缺陷的性质与类型进行评估。波形形状、波尖形状、起波速度、回波占宽、回波斜率或者变化的趋势、缺陷区域回波的实际变化情况（包括位置、形状、波幅、动态包络检波以及数量）等等都属于评定的内容。在检出缺陷之后，还需要从不同的方位与角度进一步探测缺陷，针对缺陷的最终定论，在各方面条件都允许的情况下，还可以通过更换探头进一步进行验证，然后再根据实际经验或者理论记载，结合波形的变化，对缺陷特性进行综合评估。

2 兆瓦级风力发电机组塔架焊接工艺管理与检验

2.1 对焊接工艺进行评定的标准

通常是根据《金属材料的焊接工艺规程的及评定-基于预生产焊接试验的评定》《风力发电机钢构件、塔架与基础段焊接质量指导书》对塔架焊接质量进行检验与评估。

2.2 加强焊接过程的监督与检验

为了最大限度保障塔架焊接的质量，则需要严格按照工艺要求、项目标准、设计图纸等等对焊接前、中、后进行检验，并且加強管理力度，从而确保塔架的承载能力能够达到相关标准。

第一，焊接前的检验与管理。在塔架焊接之前，要做好焊接工艺以及相关技术的明确规定，选择具有一定资质的焊工，焊工技能达到相关标准，且焊工证书必须在有效期之内。焊接操作技术人员必须熟悉焊接工艺规程（WPS），对焊接辅助工具进行检查，确保预热工具、测温工具、焊接测量尺等等工具是否齐全。同时，做好焊接之前的检查记录。在选择焊接材料时，通常是根据焊材自身的特性进行选择。

第二，焊接中管理与检验。焊接中，主要针对焊接电流、焊接电压、焊接速度进行合理控制，确保在最佳的状态下进行焊接。具体焊接需要严格工艺流程开展，需要注意的是要对焊接时的预热温度、层件温度进行控制；在完成焊接之后，好需要及时将焊渣清除，且焊缝的金属层数必须达到WPS的具体标准。如果焊接中出现问题，要及时进行方案调整。

第三，焊接后的管理与检验。完成焊接之后，检验人员要对焊接质量进行检测，包括塔架外观、形位公差、结合尺寸、焊缝无损检验等等。塔架外观检测主要采用目测检测法，具体按照ENISO17637—2011标准进行检测，然后按照ENISO5817—2006等级标准要求的B级进行最终验收；无损探测包括超声波测与磁粉探测，超声波探测的标准为ENISO17640—2011，且按照ENISO11666—2011的等级要求进行验收；磁粉的探测标准则是ENISO17638—2009，且按照等级ENISO23278—2009进行验收。不符合标准的焊接必须进行重新焊接。

3 结语

综上所述，风力发电机是可再生清洁能源，在现阶段逐渐得以推广与应用，为我们的生活带来了极大的方便。塔架作为兆瓦级风力发电机组的基础设施，其质量关系到风力发电机组的可靠性、安全性。因此，需要对兆瓦级风力发电机组塔架加强检测与管理。另外，随着时代的进步，未来对兆瓦级风力发电机组塔架建设的要求越来越高，不仅需要加强建设技术的研究，同时还需要加强检测技术的投入，从而催对检测技术进行创新，确保塔架的质量。

参考文献：

[1]李小丽，王勇燕，王敏.兆瓦级直驱风力发电机定子绝缘结构的防水改进[J].科学技术创新，2018（05）：156-157.

[2]陈艳.兆瓦级风力发电机组塔架检测技术研究[J].内燃机与配件，2018（03）：179-181.