兆瓦級風力發電機葉片運維研究

王 海

（連云港中復連眾復合材料集團有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 葉片運維的必要性

隨著風電市場的發展，大兆瓦發電機的研發生產，葉片行業也迎來高速發展，長度由原來的三十米增加至九十米。葉片主要安裝于山區、戈壁灘、潮間帶、近海等惡劣環境，設計運行溫度-40 度至50 度，葉尖運行速度高達85 米/秒。葉片運行中面臨風沙侵蝕、雨水腐蝕、紫外線照射、雷擊等情況，如不及時進行維護保養可能造成風機停機維修、葉片返廠甚至風機倒塔等重大事故，因此及時發現葉片在運行中的問題并進行維護保養十分必要[1]。

2 葉片常見的損傷

葉片設計壽命通常為20 年，在這20 年里會出現油漆脫落、前緣腐蝕、保護膜破損、前后緣開裂、表面起鼓、雷擊等損傷。

圖1 前緣腐蝕

圖2 后緣裂紋

3 損傷原因

3.1 設計原因

圖3 表面起鼓

圖4 雷擊損傷

隨著風力發電機組容量提升，葉片長度不斷增加，同時為了控制發電機組載荷，葉片設計師對葉片的重量有著嚴格的要求，葉片的設計余量不斷被減少導致葉片在設計端留下的隱患越來越多。另外，為了降低成本，更換未經測試的或不滿足要求的原材料，比如樹脂、膠粘劑等關鍵材料的更換也會造成葉片運行中的損傷。葉片發電量達不到要求、前后緣開裂、葉片斷裂等等重大問題或多或少都與設計問題相關。

3.2 生產原因

生產過程管控不嚴格，工人未按生產工藝要求進行作業，導致蒙皮褶皺、漏氣、粘接空洞等等問題出現。

3.3 運輸吊裝原因

葉片屬于超長超寬物件，需要特種車輛進行運輸，在運輸過程中容易產生剮蹭、斷裂等損傷。近年來多次發生葉片運輸車輛發生交通事故的情況，曾導致直接斷裂報廢。葉片在安裝過程中容易與吊臂或塔筒發生磕碰，造成葉片受損。

3.4 不可抗力

云貴川等山區雷暴次數較多，葉片常樹立于最高處容易招受雷擊。新疆、內蒙等地風沙較為嚴重，會對葉片前緣及表面造成較大的磨損。江蘇、福建、廣東等沿海地區風機受鹽霧腐蝕情況也較為嚴重，另外每年夏季也是臺風高發季節，福建、浙江沿海風機易受臺風影響，曾發生多起倒塔事故。

4 各類損傷導致后果

4.1 前緣腐蝕

前緣腐蝕如不及時修復容易導致葉片翼型的變化，影響氣動性能，影響發電效率[2]。

4.2 前后緣開裂

如果葉片前后緣開裂不及時修復，將導致開裂慢慢擴大，可造成蒙皮大面積的撕裂，造成機組震動。

4.3 表面起鼓裂紋

當葉片表面起鼓后可導致出現開裂，長期不處理葉片雨水會進入葉片內部對葉片結構造成損傷，尤其會對葉片填充材料巴沙木和PVC 造成腐蝕，導致葉片出現嚴重損傷。

4.4 雷擊損傷

雷擊多出現在葉尖部分，會導致葉片表面劃傷和葉尖開裂，也可導致葉片避雷系統損壞，如不及時修復會導致損傷擴大，且避雷系統可能失效，當葉片再次遭受雷擊時容易造成較為嚴重的損傷。

5 葉片維護現狀

風電葉片的運維一般有兩種情況。一種臨時維修，當葉片出現損傷時針對損傷部位的臨時維修。另一種是定期維護，用戶定期對風場進行巡檢，定期進行維修[3]。

5.1 臨時維修

風電機組都有信息反饋系統，當風機出現故障時會進行報警，工作人員可通過報警系統發現出現問題的機組并立即安排人員到場查看。針對發現的問題聯系專業人員進行消缺。該方式屬于被動的方式，優勢是節約了平時運維成本和時間，但是缺點也非常明顯，小損傷發展成為重大損傷后才會被發現，一旦發生就需要使用較長的時間和花費更多的資金進行維修，同時風機停機時間較長也會引起一定的負面影響。

5.2 定期維護

目前越來越多的用戶意識到葉片運維的重要性，選擇在小風季進行定期運維，并形成運維臺賬。定期對葉片磨損、掉漆、小裂紋等輕微損傷進行修復，避免損傷擴大。以上可以避免葉片發生重大事故，但是因為風場風機數量較多，選擇實力較強的運維團隊也是用戶需要考慮的。

6 結語

葉片在生產、運輸、安裝、運行過程中會受到各種損傷，如不及時修復會導致非常嚴重的后果，因此葉片的運維是十分必要的，用戶應增加運維頻率同時選擇資質能力較強的運維團隊。