李良君

天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

風(fēng)電機(jī)組葉片常見(jiàn)損壞及處理

李良君

天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

葉片是風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，其造價(jià)占整機(jī)造價(jià)的15～20%左右，同時(shí)，葉片也是風(fēng)電機(jī)組中最容易受到損傷的部件之一。因此，葉片的日常維護(hù)檢修與故障處理就顯得尤為重要。

風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)電葉片；維護(hù)檢修；損壞修復(fù)

一、葉片常見(jiàn)損壞類型

風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)轉(zhuǎn)5年左右后，起到外固合保護(hù)作用的膠衣已被風(fēng)沙抽磨至最低固合力點(diǎn)，原始葉片粘合縫從外觀上已清晰可見(jiàn)，此時(shí)葉片完全依靠?jī)?nèi)粘合來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于原始葉片彎曲、扭曲的內(nèi)粘合受粘合面不均勻、受力點(diǎn)不均，風(fēng)電機(jī)組的每一次彎曲、扭曲和自振，都可能造成葉片的內(nèi)粘合縫處自然開(kāi)裂。尤其是葉片的迎風(fēng)面葉脊處，是葉片受損最嚴(yán)重的部位，自然開(kāi)裂率最高。如果風(fēng)場(chǎng)巡視未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，風(fēng)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，葉片折斷、摔落現(xiàn)象極有可能發(fā)生，造成嚴(yán)重事故。

葉尖是葉片整體的易損部位，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉尖的抽磨力大于其他部位，整體葉片中葉尖又是最薄弱的部位。葉尖由雙片合壓而成，葉尖的邊緣由膠衣樹(shù)脂粘合為一體，其最邊緣近4cm是實(shí)心的，目的是增加葉尖的耐磨力和兩片之間的親和力。由于葉尖內(nèi)空腔面積較小，風(fēng)沙吹打時(shí)沒(méi)有彈性，所以也是葉片中磨快的部位。實(shí)踐證明，葉尖每年都會(huì)有大約0.5cm左右的磨損縮短。葉片在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)4-5年后處于易開(kāi)裂周期，原因就是葉片邊緣的固體材料磨損嚴(yán)重，雙片組合的葉尖保護(hù)能力、固合能力下降，而使雙片粘合處暴露在風(fēng)沙中。解決葉片開(kāi)裂的問(wèn)題，就是在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)幾年后，做一次葉尖的加長(zhǎng)、加厚保護(hù)，使其與原有葉片的磨損重量基本吻合，不會(huì)對(duì)葉片的配重比產(chǎn)生影響。一般修復(fù)后的葉尖在3年后磨回原有葉面，對(duì)防止葉尖開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生起到關(guān)鍵作用。

常見(jiàn)的葉片損壞類型主要有以下幾種：普通損壞型、前緣腐蝕、前緣開(kāi)裂、后緣損壞、葉根斷裂、葉尖開(kāi)裂折斷、表面裂紋、雷擊損壞等。

二、葉片損壞的處理

1、發(fā)現(xiàn)葉片損壞應(yīng)采取的措施

(1)普通損壞

普通損壞如鹽霧引起的膠衣發(fā)暗、結(jié)晶，風(fēng)沙抽磨導(dǎo)致膠衣的剝蝕和脫落等。發(fā)現(xiàn)鹽霧引起的膠衣發(fā)暗、結(jié)晶，要用非離子表面活性劑進(jìn)行多次清洗。發(fā)現(xiàn)膠衣剝蝕、脫落，應(yīng)盡快進(jìn)行噴涂修補(bǔ)。

(2)前緣腐蝕

前緣腐蝕會(huì)導(dǎo)致翼型變化。由于翼型發(fā)行形變，葉片捕獲的能量會(huì)減少5%以上。前緣損壞在早期容易修補(bǔ)，因此要及時(shí)處理，以避免更大的損失。

(3)前緣開(kāi)裂

如果發(fā)現(xiàn)前緣開(kāi)裂，要盡快修補(bǔ)。如果不及時(shí)修補(bǔ)，開(kāi)裂會(huì)越變?cè)介L(zhǎng)，在空氣作用下，蒙皮就會(huì)出現(xiàn)脫開(kāi)、開(kāi)裂。如果葉片蒙皮開(kāi)裂6英尺（1.8米）以下時(shí)，還可以勉強(qiáng)修補(bǔ)，如果開(kāi)裂再長(zhǎng)，就只能更換整個(gè)葉片了，這意味著高額的費(fèi)用和較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)電損失。

(4)后緣損壞

后緣損壞在早期容易處理，如果置之不理，聽(tīng)任發(fā)展，輕微的后緣損壞就會(huì)導(dǎo)致大問(wèn)題。裂縫會(huì)沿著弦向裂開(kāi)，直通到梁，然后沿著梁撕裂，此時(shí)葉片就已經(jīng)接近失效，需要進(jìn)行更換了。

(5)葉根斷裂

葉根斷裂的苗頭如葉根裂紋、小裂縫等，必須盡早發(fā)現(xiàn)并予以修復(fù)處理，因?yàn)槿~根斷裂經(jīng)常會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的失效，很難修補(bǔ)。

(6)葉尖開(kāi)裂折斷

葉尖是葉片很重要的部位，葉尖開(kāi)裂必須立即采取修補(bǔ)措施。葉尖如果折斷，可視其折斷的位置（長(zhǎng)短）采取不同的措施。如果葉尖折斷的位置離葉片遠(yuǎn)端很近（1米范圍內(nèi)），則可以采取拉筋加強(qiáng)等辦法進(jìn)行修補(bǔ)，如果折斷位置在離葉片遠(yuǎn)端1米以上，為安全著想，應(yīng)當(dāng)更換葉片葉尖。

(7)表面裂紋和砂眼

即使是很小的表面裂縫、砂眼，也會(huì)使水滲入復(fù)合材料，嚴(yán)冬時(shí)水會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致內(nèi)部芯材快速損壞。小的裂縫會(huì)蔓延生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致葉片失效無(wú)修復(fù)價(jià)值，而砂眼的演變速度也非?？?。所以，發(fā)現(xiàn)裂紋和砂眼，應(yīng)盡快予以修補(bǔ)。

(8)雷擊損壞

防雷系統(tǒng)損壞會(huì)導(dǎo)致葉片遭受雷擊。如果防雷系統(tǒng)損壞或者工作不正常，在雷電天氣下，葉片很容易被擊中損壞。有證據(jù)顯示雷電會(huì)多次擊中某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中的某臺(tái)機(jī)組，而風(fēng)電場(chǎng)中德其他機(jī)組卻很少甚至從來(lái)不遭受雷擊，這是因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)組的防雷系統(tǒng)存在問(wèn)題。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)防雷系統(tǒng)的故障并進(jìn)行維修十分重要。

雷擊造成葉片損機(jī)理是：雷電釋放巨大的能量，使葉片結(jié)構(gòu)溫度急劇升高，分解氣體高溫膨脹，壓力上升造成爆裂破壞。據(jù)估計(jì)，全球每年有1～2%的葉片受到雷電襲擊。葉片受雷擊的損壞中，多數(shù)在葉尖，一般比較容易修復(fù)，但少數(shù)情況下受損嚴(yán)重，則需要更換整個(gè)葉片。

2、葉片修補(bǔ)

(1)麻面和砂眼

細(xì)小的砂眼和麻面，可以采用抹壓法進(jìn)行修復(fù)。先將受損部位適當(dāng)打磨，再清理干凈，將與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂刮抹在受損部位，填平砂眼和麻面，待固化后，適當(dāng)打磨使表面平整順暢，清理干凈，再噴涂膠衣保護(hù)層。

對(duì)于較深的砂眼，抹壓法無(wú)法排除砂眼內(nèi)的污垢和氣泡，存在治標(biāo)不治本的現(xiàn)象，可采用注射法對(duì)砂眼進(jìn)行修復(fù)。先將受損部位適當(dāng)打磨，再清理干凈，將與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂從砂眼底部注射填平砂眼，待固化后，適當(dāng)打磨使表面平整順暢，清理干凈，再噴涂膠衣保護(hù)層。這種方法無(wú)論深度多大的砂眼，都是從內(nèi)向外堵，使內(nèi)結(jié)面積增大飽和，不存在氣隔。

(2)膠衣鹽霧發(fā)暗、結(jié)晶

綜合以上結(jié)論，將彩色多普勒超聲及超聲造影使用在乳腺癌患者中均存在一定效果，但兩者差異不顯著，需要臨床有效聯(lián)合兩種診斷方法，可提升診斷早期乳腺癌的準(zhǔn)確率。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)由于鹽霧致使膠衣外層有發(fā)暗或結(jié)晶現(xiàn)象時(shí)，要使用非離子表面活性劑進(jìn)行清洗。第一遍清洗時(shí)，活性液只能溶解鹽霧棱角，起不到根除的效果，第二遍溶液才能進(jìn)入鹽霧與葉片的結(jié)合層，起到徹底清除鹽霧的作用。因此，對(duì)于鹽霧的清洗要重復(fù)進(jìn)行。在實(shí)施葉片鹽霧清洗時(shí)，不能急于求成，要留出活性劑溶解的時(shí)間，尤其是出現(xiàn)麻面和砂眼的部位，要等溶解出葉片原始底面后，再用清水沖洗。其中，葉片的迎風(fēng)角（葉脊）是鹽霧清洗的重中之重，因?yàn)橹挥杏L(fēng)角的徹底清潔，才是減輕葉片運(yùn)轉(zhuǎn)阻力的關(guān)鍵。此外，葉尖以上5米范圍內(nèi)，是葉片過(guò)砂面積較大的部位，也是鹽霧附著最強(qiáng)的地帶。

(3)膠衣剝蝕、脫落

膠衣剝蝕、脫落，可先適當(dāng)打磨受損部位，清理干凈，刮膩?zhàn)诱移?，再噴涂膠衣進(jìn)行修復(fù)。

(4)表面裂紋

葉片表面裂紋如果不深，未傷及殼體，則可以按照上述⑶的程序進(jìn)行處理。

如果傷及殼體，則需要先對(duì)受損部位進(jìn)行打磨，并將受損外蒙皮逐層遞減幾個(gè)厘米進(jìn)行打磨，打磨四周呈圓角過(guò)渡。然后對(duì)表面進(jìn)行清理，使其干凈無(wú)塵。再沿展向和弦向每層遞減幾個(gè)厘米手糊外蒙皮，修補(bǔ)的纖維布及層鋪方式與打磨掉的布及其層鋪方式相同。待手糊區(qū)域凝膠固化后，再刮膩?zhàn)诱移?，最后噴涂膠衣保護(hù)層。纖維布要預(yù)浸與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂，糊制平整，無(wú)明顯氣泡現(xiàn)象。

如果出現(xiàn)橫向裂紋，必須采用修復(fù)拉縮加固復(fù)原法，采用專用的拉筋粘合修復(fù)回原有的葉片表面。裂紋如果出現(xiàn)在葉片最大弦長(zhǎng)處，要進(jìn)行加強(qiáng)修補(bǔ)。

(5)起鼓

打磨。將葉片受損部位進(jìn)行打磨去除，并將受損外蒙皮逐層遞減幾個(gè)厘米進(jìn)行打磨，打磨四周呈圓角過(guò)渡。

清潔。對(duì)打磨完畢后的表面進(jìn)行粉塵清理，使其干凈無(wú)塵。

填平。在修補(bǔ)位置刮上結(jié)構(gòu)膠填平缺陷。

手糊。沿展向和弦向每層遞減幾個(gè)厘米手糊外蒙皮，修補(bǔ)的纖維布及層鋪方式與打磨掉的布及其層鋪方式相同。纖維布要預(yù)浸與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂，糊制平整，無(wú)明顯氣泡現(xiàn)象。

測(cè)試。對(duì)固化后的玻璃鋼進(jìn)行硬度測(cè)試，確保達(dá)到要求。

(6)葉片開(kāi)裂

葉片開(kāi)裂是比裂紋更嚴(yán)重的現(xiàn)象。

①內(nèi)部修復(fù)

打磨。將內(nèi)部受損部位打磨去除，拓寬裂縫寬度。內(nèi)蒙皮按照一定值（一般為幾厘米）逐層遞減打磨，并打磨四周呈圓角過(guò)渡，將損壞部位的泡沫芯材去除，將外蒙皮打毛。

清潔。清潔打磨區(qū)域，使其干凈無(wú)塵。

手糊。先在現(xiàn)有外蒙皮基礎(chǔ)上手糊2-3層外蒙皮，然后修補(bǔ)取出的泡沫芯材，刮上一層結(jié)構(gòu)膠，將泡沫芯材預(yù)浸后填充到拓寬后的縫隙區(qū)域，然后手糊3層內(nèi)蒙皮。布層沿展向方向逐層朝內(nèi)搭接（一般搭接幾個(gè)厘米）。修補(bǔ)的纖維布及層鋪方式與打磨掉的布及其層鋪方式相同，纖維布要預(yù)浸與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂，糊制平整。手糊過(guò)程中要注意不要產(chǎn)生氣泡，尤其是大的氣泡。

加熱固化。待修補(bǔ)區(qū)域完成凝膠后，進(jìn)行加熱固化處理，一般60℃加熱5-6小時(shí)。

硬度測(cè)試。對(duì)固化后的玻璃鋼進(jìn)行硬度測(cè)試，確保達(dá)到要求。

②外部修復(fù)

打磨。將葉片外部受損部位涂層進(jìn)行打磨去除，拓寬裂縫寬度，去除3層外蒙皮，蒙皮按照逐層遞減幾個(gè)厘米進(jìn)行打磨，打磨四周呈圓角過(guò)渡。

清潔。清潔打磨區(qū)域，使其干凈無(wú)塵。

手糊。采用不飽和聚酯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂（與原葉片樹(shù)脂一致）及相應(yīng)的纖維布，手糊2層外蒙皮。布層沿展向方向逐層朝內(nèi)搭接（一般搭接幾個(gè)厘米）。修補(bǔ)的纖維布及層鋪方式與打磨掉的布及其層鋪方式相同，纖維布要預(yù)浸與原葉片相同材質(zhì)的樹(shù)脂，糊制平整。手糊過(guò)程中要注意不要產(chǎn)生氣泡，尤其是大的氣泡。

找平。待手糊區(qū)域凝膠固化后，刮膩?zhàn)诱移健?/p>

恢復(fù)涂層。表面噴涂膠衣，恢復(fù)修復(fù)區(qū)域的表面涂層。

圖3 流程圖

四、結(jié)論

智能清潔小車(chē)用STM32F103RNCT6單片機(jī)為控制芯片，本設(shè)計(jì)完成了小車(chē)硬件部分的設(shè)計(jì)，軟件部分采用c語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)控制程序，完成了吸塵、灑水、抹地、避障等功能，在家庭及公司使用極為方便，與普通的智能車(chē)相比較，由于本設(shè)計(jì)有清潔的功能，所以本智能小車(chē)更加有市場(chǎng)前景，使用更加穩(wěn)定可靠。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

[1]張偉娟.基于單片機(jī)的智能環(huán)保小車(chē)設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量，2014，（5）

[2]江應(yīng)國(guó)數(shù)控步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2008，（5）

蘭茂偉（1993-）男，漢，四川自貢市人，學(xué)生，本科，單位：四川理工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，研究方向：電氣工程師及其自動(dòng)化。