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作者:管理员    发布于:2019-06-19 16:37   文字:【】【】【
  -----首页“摩杰娱乐”首页-网址专栏-----随着风力发电范围和技术的不时开展,风电机组大型化趋向越来越明显。而叶片长度的增加,在增大风能捕获效率的同时,也增大了叶片断裂损坏的概率。通常叶片发作断裂的主要缘由包括消费过程中工艺控制不良,叶片根部部分区域树脂固化不完整招致的强度、刚度降低,风速超限,风电机组失速,电气毛病以及雷击等。本文针对某风电场机组叶片断裂事故,从风速超限、电气毛病、雷击、消费工艺等方面停止深化剖析,肯定了叶片断裂失效缘由。
  叶片断裂事故概述
  某风电场6#风电机组于2018年2月25日0时32分左右因叶片断裂停机。叶片型号:##96-2000/A5,叶片编号:1201-149;叶片套号:097;制造时间:2012年8月12日。叶片断裂初始折断位置:叶片前缘L4.5m至后缘L6m,其他折断位置判别为二次断裂点。
  事故现场细节描绘
  叶根位置:叶根避雷导线于L2m处断开并失踪。
  后缘粘接:叶根外部自L6m至L15.5m处后缘开裂,自SS面L32m至叶尖开裂。
  前缘粘接:前缘粘接角保管完好,自L4.5m处发作一次断裂;自L7m处发作二次折断。
  粘接处未发作别离,前缘粘接厚度及宽度无法丈量。腹板粘接:整个腹板粘接面未发作剥离,因叶片折断招致叶根部位粘接胶与主梁剥离。察看叶片内部,腹板未发生胶层开裂现象。叶尖局部:铝叶尖全部甩出丧失,叶尖部位33m至叶尖局部碎裂。
开业
  依据对叶片的整体检查结果,未发现明显的雷击痕迹。经现场勘查,叶尖位置的碎裂为叶片坠落时的二次损伤。主梁局部:PS和SS面主梁均自叶根L2.5m处与蒙皮别离,主梁局部整体保管完好。PS面与SS面主梁与蒙皮均分离良好。经现场勘查,主梁处的折断是由于叶片断裂失效后,因重力作用招致的主梁与壳体发作别离,主梁自身并未断裂。
  后缘辅梁(UD):PS面辅梁与外蒙皮分离完好,只是在断裂后与壳体发作抽离。SS面后缘辅梁在L6m处折断。
  芯材及蒙皮:叶根处、前缘L12m处、后缘L13m处均撕裂显露PVC芯材,残存PVC芯材标明粘接无异常。经现场勘察,芯材和蒙皮处均为撕裂,这是由于叶片在断裂后受重力影响,招致蒙皮与芯材发作撕裂
  事故现场调研及剖析
  经过逐一剖析招致叶片失效的各种外部要素对叶片失效的影响,断定叶片失效的缘由。招致叶片失效的外部影响要素及断定办法如表1所示。
  一、事故发作时风电机组状态剖析依据SCADA监控系统信息,在事故发作前后,发现6#风电机组异常,经过火析数据库内1s数据(见表2),
  叶片呈现断裂的时间为2018年2月25日0时32分32秒。
  由图3可知,叶片发作断裂时,机舱振动较大,最大值到达3.4mm左右,风电机组持续摆振约2分钟,之后振幅逐步减小。
  叶片发作断裂事故后,3支叶片均正常顺桨且坚持同步,详细过程见图4。
  二、事故发作时风速及转速剖析
  依据历史数据,2016年该风电机组的最大风速为24.3m/s,未超越设计风速。叶片断裂前后,风速未超越极限风速,2018年2月25日0时30分至0时40分的最大风速为15.5m/s,处于正常运转风速范围内。
  由图5可知,在叶片断裂前的一小段时间内,机舱风速仪所测得的风速切变尚可,未呈现较快的风速变化。该风电机组在叶片断裂事故发作前后的最大转速为17.42rpm(2018年2月25日0:32:02),未发作超速。
  三、雷击剖析
  如雷电对电网或风电机组冲击较大,应呈现短时间的系统过电压;如雷电冲击能量较小,可能仅招致叶片损坏而无法惹起系统过电压。由事故前后系统电压变化状况图(图6)可知,叶片断裂前后系统电压无明显动摇。
  综合剖析可知:(1)扫除毛病时风速超越设计值招致叶片断裂的可能;(2)扫除风电机组飞车的可能;(3)扫除雷击要素招致叶片断裂的可能。
  四、叶片解剖丈量、取样实验
  叶片各截面丈量明细见表3,发现的主要缺陷见表4。
  综合剖析如下:
  (1)叶根处存在2处褶皱:叶根L2.5m处轴向褶皱(L=600mm,W=32mm,H=8mm,高宽比为0.25);叶根L1.8m处轴向褶皱(L=480mm,W=27mm,H=6mm,高宽比为0.22)。由于叶根L2.5m折断截面并未发现褶皱分层,且L2.5m折断截面呈弦向折断与2处轴向褶皱没有直接关联,断定2处褶皱均为质量缺陷。
  (2)后缘L23m和L24m处的断面上均发现有空胶现象,叶片部分空胶风险较小,能够扫除。
  (3)抽检了10处叶片后缘粘接厚度,存在4处超标,局部胶层存在空胶现象。除后缘L8m位置超标严重(超标275%)外,其他3处最大超标为16.67%。但胶层超厚的缺陷并未在叶片初始断口位置,因而,后缘胶层缺陷不能作为本次叶片断裂事故的主要缘由,能够扫除。
  (4)L6m处后缘辅梁(UD)弦向褶皱,长度为320mm,宽度为25mm,高度为5mm,高宽比为0.20。叶片在L6m处发作折断,现场勘查发现L6m折断截面存在褶皱分层的现象,弦向褶皱对叶片折断的影响要素很大,初步断定该缺陷是形成叶片折断的主要要素。
  断定该缺陷是形成叶片折断的主要要素。
  五、辅梁弦向褶皱资料力学性能测试、拉伸测试因叶根外部自L6m至L15.5m处后缘开裂,在辅梁褶皱位置取三个样块:第一块为L6m处后缘辅梁断口位置样块,标志为A样块;第二块为L7.5m处后缘辅梁弦向45°褶皱样块,标志为B样块;第三块为正常状态的辅梁,标记为C样块,作为比照样块。
  弯曲实验是将一定外形和尺寸的试样放置于弯曲安装上,以规则直径的弯心将试样弯曲到请求的角度后,卸除实验力,摩杰娱乐平台检查实验接受的变形性能(由于样品A尺寸较小且缺陷过大,招致实验机无法做力学性能测试,因而,本次力学性能实验用样块B和C做比照测试)。由弯曲实验数据(表5)可知,缺陷样块的弯曲强度仅为正常样块弯曲强度的67.97%;而弯曲模量比正常样块大9.13%。弯曲强度降低,使得辅梁的抗剪切才能严重降落;而弯曲模量值越大,表示资料在弹性极限内抵御弯曲变形才能相对越小,实验数据标明辅梁呈现褶皱后,降低了自身的抗变形才能。
  拉伸实验是检测强度和刚度最主要的实验办法之一,经过拉伸实验能够察看资料的变形行为。由表6可知,褶皱缺陷招致辅梁抗拉强度降落了9.18%。
  结论
  分离实验数据剖析可知:缺陷样块的弯曲强度仅为正常样块弯曲强度的67.97%;褶皱缺陷招致辅梁抗拉强度下降了9.18%;而弯曲模量比正常样块大9.13%;以上数据充分阐明,叶片L6m处的后缘辅梁(UD)弦向褶皱是形成叶片折断失效的主要诱发要素。
  综合剖析,该事故风电机组叶片的失效过程是由叶片L6m处后缘辅梁(UD)弦向褶皱诱发叶片开端断裂,叶片在向心力的作用下,蒙皮及主梁发作撕扯分层开裂,在叶片开裂后,叶片稳定性大幅降落,当叶片载荷传送到根部后,因根部构造强度较大,在叶片L6m处应力积聚,招致后缘L6m处由内向外撕裂,顶风面和背风面主梁折断,进而导致叶片霎时失效。