兆瓦级风力发电机叶片运维研究

王 海

（连云港中复连众复合材料集团有限公司，江苏 连云港 222000）

1 叶片运维的必要性

随着风电市场的发展，大兆瓦发电机的研发生产，叶片行业也迎来高速发展，长度由原来的三十米增加至九十米。叶片主要安装于山区、戈壁滩、潮间带、近海等恶劣环境，设计运行温度-40 度至50 度，叶尖运行速度高达85 米/秒。叶片运行中面临风沙侵蚀、雨水腐蚀、紫外线照射、雷击等情况，如不及时进行维护保养可能造成风机停机维修、叶片返厂甚至风机倒塔等重大事故，因此及时发现叶片在运行中的问题并进行维护保养十分必要[1]。

2 叶片常见的损伤

叶片设计寿命通常为20 年，在这20 年里会出现油漆脱落、前缘腐蚀、保护膜破损、前后缘开裂、表面起鼓、雷击等损伤。

图1 前缘腐蚀

图2 后缘裂纹

3 损伤原因

3.1 设计原因

图3 表面起鼓

图4 雷击损伤

随着风力发电机组容量提升，叶片长度不断增加，同时为了控制发电机组载荷，叶片设计师对叶片的重量有着严格的要求，叶片的设计余量不断被减少导致叶片在设计端留下的隐患越来越多。另外，为了降低成本，更换未经测试的或不满足要求的原材料，比如树脂、胶粘剂等关键材料的更换也会造成叶片运行中的损伤。叶片发电量达不到要求、前后缘开裂、叶片断裂等等重大问题或多或少都与设计问题相关。

3.2 生产原因

生产过程管控不严格，工人未按生产工艺要求进行作业，导致蒙皮褶皱、漏气、粘接空洞等等问题出现。

3.3 运输吊装原因

叶片属于超长超宽物件，需要特种车辆进行运输，在运输过程中容易产生剐蹭、断裂等损伤。近年来多次发生叶片运输车辆发生交通事故的情况，曾导致直接断裂报废。叶片在安装过程中容易与吊臂或塔筒发生磕碰，造成叶片受损。

3.4 不可抗力

云贵川等山区雷暴次数较多，叶片常树立于最高处容易招受雷击。新疆、内蒙等地风沙较为严重，会对叶片前缘及表面造成较大的磨损。江苏、福建、广东等沿海地区风机受盐雾腐蚀情况也较为严重，另外每年夏季也是台风高发季节，福建、浙江沿海风机易受台风影响，曾发生多起倒塔事故。

4 各类损伤导致后果

4.1 前缘腐蚀

前缘腐蚀如不及时修复容易导致叶片翼型的变化，影响气动性能，影响发电效率[2]。

4.2 前后缘开裂

如果叶片前后缘开裂不及时修复，将导致开裂慢慢扩大，可造成蒙皮大面积的撕裂，造成机组震动。

4.3 表面起鼓裂纹

当叶片表面起鼓后可导致出现开裂，长期不处理叶片雨水会进入叶片内部对叶片结构造成损伤，尤其会对叶片填充材料巴沙木和PVC 造成腐蚀，导致叶片出现严重损伤。

4.4 雷击损伤

雷击多出现在叶尖部分，会导致叶片表面划伤和叶尖开裂，也可导致叶片避雷系统损坏，如不及时修复会导致损伤扩大，且避雷系统可能失效，当叶片再次遭受雷击时容易造成较为严重的损伤。

5 叶片维护现状

风电叶片的运维一般有两种情况。一种临时维修，当叶片出现损伤时针对损伤部位的临时维修。另一种是定期维护，用户定期对风场进行巡检，定期进行维修[3]。

5.1 临时维修

风电机组都有信息反馈系统，当风机出现故障时会进行报警，工作人员可通过报警系统发现出现问题的机组并立即安排人员到场查看。针对发现的问题联系专业人员进行消缺。该方式属于被动的方式，优势是节约了平时运维成本和时间，但是缺点也非常明显，小损伤发展成为重大损伤后才会被发现，一旦发生就需要使用较长的时间和花费更多的资金进行维修，同时风机停机时间较长也会引起一定的负面影响。

5.2 定期维护

目前越来越多的用户意识到叶片运维的重要性，选择在小风季进行定期运维，并形成运维台账。定期对叶片磨损、掉漆、小裂纹等轻微损伤进行修复，避免损伤扩大。以上可以避免叶片发生重大事故，但是因为风场风机数量较多，选择实力较强的运维团队也是用户需要考虑的。

6 结语

叶片在生产、运输、安装、运行过程中会受到各种损伤，如不及时修复会导致非常严重的后果，因此叶片的运维是十分必要的，用户应增加运维频率同时选择资质能力较强的运维团队。