风机叶片缺陷的无损检测方法比较与评价

李昊

摘 要：随着社会的发展以及科技的进步，对于风机叶片的检测技术也到了进一步优化升级，而且在叶片正常运行过程中势必会出现各类损伤，所以加强对其的无损检测尤为重要。

关键词：风机叶片;缺陷;无损检测;评价

引言

作为一种清洁可再生能源，风能具有较好的发展前景。随着科技的进步我国目前对于风能的开发和利用效率逐渐提升，而在此过程中势必会应用到风机叶片，该结构也是发挥和应用风能最为关键的部件之一，其各项质量的好坏将直接影响到对风能的应用效率，所以，加强叶片的安全以及可靠性研究尤为重要，而通过无损检测技术则可以有效的满足相关要求，从而确保风机的正常运行。

1 风机叶片的缺陷和损伤原因分析

导致风机叶片出现缺陷的情况较为复杂，譬如在生产过程中会导致叶片出现孔隙或者分层等缺陷。其中孔隙的缺陷则主要是因为在制造过程中树脂和纤维浸润不完全或者空气没有完全排除等造成的;分层则主要是由于树脂用量较小等造成的。除此以外，叶片由于运输或者安装的不规范也会出现缺陷或者损伤。那是因为叶片本身就具有一定的重量和弹性，所以极易在运输过程中出现叶片内部损伤。而且叶片在正常运行的情况下也会由于各方面因素的影响而出现损伤。其中最为常见的损伤为裂纹、基体老化以及断裂等，造成裂纹产生的主要原因就是受到了外界的巨大冲击，而基体老化则是由于叶片长时间的处于沙尘、雨水等恶劣环境下所导致的缺陷;断裂则主要是因为裂纹的长期积累以及遭到一定的腐蚀而形成的。所以对风机叶片进行无损检测不仅可以加强对叶片缺陷的研究，而且还可以确保其正常安全的运行。

2 无损检测方法的比较与评价

2.1X射线检测技术

作为风机叶片常用的无损检测技术之一，X射线检测技术主要是依托于X射线高强度的穿透力来确定叶片内部是否存在缺陷，如果叶片内部存有缺陷其会导致物体对射线的投射强度的改变，并借助于胶片感光成像方式来对缺陷的位置以及大小等进行确定。对于风机叶片而言，相关学者通过实验证明了此技术对于叶片存在体积缺陷或者空隙缺陷具有较好的检测效果，该技术可以直接通过对叶片表面的裂纹进行垂直检测，不仅可以对树脂、纤维来叶片中发挥作用，并且还可以应用在小厚度叶片中纤维弯曲的缺陷问题。为此，X射线无损检测技术可以有效地实现对叶片缺陷的检测，但是此技术对于在役风机叶片的检测过程中由于受到高度以及环境等因素的营销，导致其无法发挥检测优势，并且该技术会受到叶片尺寸的影响，所以并不适合应用在全尺寸叶片的检测，但即使如此，其可以高效地对叶片体积缺陷进行检测，为此具有一定的研究和应用价值。

2.2超声波检测技术

超声波检测技术顾名思义就是依据叶片存在缺陷部位对超声波的传播具有一定的影响从而对缺陷进行确定的检测技术。在风机叶片缺陷检测的常用技术中，超声波检测不仅检测范围广泛、检测深度较大等优势，而且检测的速度较快、方便用于现场缺陷检测以及对于缺陷位置的确定较为精准等，为此，该技术是国内风机叶片缺陷最为常用的检测技术。对于该无损检测技术而言，其主要被应用在叶片成型后的检测，因为在此阶段，叶片并没有完全投入使用，所以为了确保叶片的出厂品质必须要通过此技术对叶片的厚度等检测，从而确定叶片内部是否存在分层、气孔或者杂质等缺陷，进而有效地提升叶片的运行效率。当将此技术应用在复合材料结构的风机叶片中，由于材料性质的影响导致超声波在此种材料的传播变得较为复杂并对超声波的放射、散射等产生不利影响，所以，此技术又被分为空气耦合超声导波法以及脉冲回波超声法。但是此检测技术的周期较长且对于不同类型的缺陷需要不同的探头，为此不仅导致检测周期的增长，而且还是其的应用存在较大的局限性，尤其是对于动态监测，几乎难以实现。

2.3声发射检测技术

声发射检测技术原理主要是依据固体材料当出现缺陷等问题时会同时释放出一定的能量，进而形成弹性波，通过对该能量的检查来确定缺陷程度。该方式通过对声发信号的接收以及分析来准确的判定叶片结构是否完整或者材料性能是否存有缺陷等，与其他检测方式不同，该检测技术由于是依靠被检测物体的能量来进行检测，所以其是一种动态非破坏性的无损检测技术。虽然此技术对于超声波检测技术而言，对于静态叶片缺陷的检测没有任何优势，但是由于该检测技术对于被检叶片的距离要求不高，并且可以通过多传感器进行长距离的布置，可以接受叶片在运行过程中的相应声音发信号，所以非常适合应用在在役风机叶片的实时监测以及可以精准的获取叶片缺陷位置的动态情况，具有效率高、可在线检测等优势。

2.4光纤传感器检测技术

光纤传感器检测技术主要是依托于叶片如果内部存有缺陷或者纤维断裂等缺陷时，势必也会导致该叶片内部的纤维发生断裂，导致光纤输出方向无法正常的探测到光，从而对叶片缺陷位置、大小以及趋势等进行判断和確认。该无损检测技术不仅设备体积较小、灵敏度较高以及具有加强的抗干扰优势外，光纤传感器本身就可以作为传感器使用，而且还可以进行光信号的传输，对于叶片内部强度等不易产生不利影响以及可以对叶片的相关参数进行实时检测，所以该检测技术具有较好的发展应用前景，但即使如此，因为光纤的性能问题以及造价成本较高等限制，导致其在具体的应用过程中受到较大的限制。

2.5红外无损检测技术

红外无损检测技术主要是依托于物体表面的辐射性的不同来进行缺陷的检测，当叶片外部受到红外热源的照射时，缺陷的表面会由于受到热源的影响而出现温度的变化，此时则可以通过红外热像仪来对被测物体表面的温度变化进行记录分析，并通过相应的数据处理技术来对缺陷进行分析确定。作为一种非常规的检测技术，该技术的操作较为安全、灵敏度也较高且效率较高等优势，所以逐渐成为风机叶片缺陷检测技术中的新宠儿。与其他检测技术不同，该技术不仅可以应用在长距离、大面积、非接触的叶片检测，而且还可以应用在叶片的现场检测环境中，但是在现场检测中由于受到高度以及光线照射也会影响叶片表面温度的变化等因素的限制导致其在应用过程中具有一定的局限性。

总而言之，对于风机叶片缺陷的检测到目前国内尚未形成一套较为科学完善的损伤检测方案，但是随着社会的发展以及科技的进步，为了更好地确保风机的正常运行，降低叶片损伤事件的发生几率，相关部门加强了对无损检测技术的研发。通过上述的比较可以发现，对于叶片的静态检测则可以应用超声波检测技术，现场检测则主要可以应用红外热成像检测技术，而对于在疫叶片的动态检测则主要可以通过声发射检测技术进行叶片缺陷的检测。

参考文献：

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（甘肃省特种设备检验检测研究院，甘肃 兰州 730050）