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风电叶片的常见缺陷及其传统无损检测技术

风能是一种可再生能源,近年来随着风能稳固性的进步和风电叶片成本的进一步降低,这种绿色能源得到了快速的发展。风电叶片是风电体系的核心部分,它的转动可以将风的动能转化为可用能源。风电叶片一样平常都是由碳纤维或玻璃纤维加强复合材料制备,在生产和使用过程中不可避免地会出现缺陷和损伤,因此无论是生产过程中的质量检测,照旧使用过程中的跟踪检测都显得十分紧张。无损检测技术和风电质量检测技术也成为了风电叶片生产和使用过程中特别很是紧张的技术。
1风电叶片的常见缺陷
风电叶片在生产过程中产生的缺陷可能会在后续风力体系正常运作过程中发生转变,从而造成质量题目,其中最为常见的缺陷就是叶片上的细小裂纹(通常产生在叶片的边缘、顶部或者尖端处)。而造成裂纹的缘故原由重要来源于生产过程中的缺陷,如脱层等,通常发生在树脂添补不完美区域。其他缺陷还有外观脱胶、主梁区域脱层和材料内部的一些孔隙结构等,见图1。
图1.风电叶片存在的缺陷种类
2传统无损检测技术
2.1目视检测
目测法被广泛用于航天飞机或桥梁上的大尺寸结构材料的检测。因为这些结构材料的尺寸都特别很是大,所以目视检测所需的时间会比较长,此外检测的正确度也依靠于检测人员的经验。因为一些材料属于“高空作业”领域,因此检测人员工作的伤害性较高。在检测过程中检测人员一样平常会配备一个长镜头的数码相机,但是长时间的检测过程会造成眼睛委靡。目测法可以直观的检测到材料外观的缺陷,但是内部结构的缺陷却无法检测到,因此还必要其他有用的手段来评价材料内部的结构。
2.2超声及声学检测技术
超声波和声波无损检测技术是最常用的风电叶片检测技术,可细分为超声回波、空气耦合超声波、激光超声波、实时共振光谱技术以及声发射技术等。迄今为止,这些技术都已经被用于风电叶片的检测。
(1)超声回波技术
超声回波技术是一种常用的无损检测技术,检测的原理也十分简单,短脉冲的超声旌旗灯号施加到目标区域,然后旌旗灯号经过散射和反射之后被检测到,通过旌旗灯号处理获取图像数据。而检测区域的深度则由旌旗灯号结构的时间来确定,因此该技术可以有用地检测碳纤维和玻璃纤维加强复合材料的厚度。JuengertA等行使超声回波技术检测玻纤加强复合材料的结合区域。超声波经过材料后会形成回波,假如树脂和纤维结合不是很好的,旌旗灯号会很显明也很快被检测到;反之,旌旗灯号则会出现耽误或者消散。对于高阻尼材料必要施加高电压脉冲,高频波相比低频波更加容易衰减,因此对于高阻尼材料低频波更加有利于检测,不同的声波匹配不同的尺寸的缺陷,因此选取合适频率的波长取决于材料的阻尼性能和测试的分辨率两方面的因素。
此外还可以将风电叶片浸没在水中进行声波检测,行使不同的声波转换器(聚焦2.2MHz和平面00KHz),可以有用地检测材料内部存在的缺陷尺寸。
在现有研究的基础上人们还开发出二维超声无损检测体系,可随身携带,通过旌旗灯号处理对数据进行图像化,从而正确的检出缺陷区域,并对风电叶片进行维护,如许可以节约大量的时间。
(2)导波检测
导波检测也属于无损检测范畴,是通过机械力沿内部结构传播,传播距离长,衰减较小。导波传递过程中碰到缺陷区域会产生散射和反射旌旗灯号,一样平常对回波进行测试或者对间歇脉冲进行测试,而收集的旌旗灯号重要包括旌旗灯号收集时间和振幅等,根据这些获取的旌旗灯号就可以获得缺陷的信息。长程超声测试重要采用低频率的导波来检测玻纤加强风电叶片。测试设备重要由低频旌旗灯号发生器、单轴旌旗灯号扫描器和旌旗灯号接收转化器构成。旌旗灯号转化器为PZT类型,必要使用耦合剂。该技术应用于风电叶片监测过程中也存在着不足之处,重要是由于材料内部的各向异性和生产过程造成的不均一性增长了测试过程中波的衰减和散射。


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