为什么要定期维护风机叶片

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风机叶片是风电机组关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片, 春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害，隐患每天都有可能演变成事故。据统计，风电场的事故多发期多是在盛风发电期，而由叶片产生的事故要占到事故的三分之一，叶片发生事故电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。在我国风电开发还处于一个发展阶段，风场管理和配套服务机制尚不完善，尤其是风电企业对叶片的维护还没有引起充分认识，投入严重不足，风电场运转存在许多隐患，随时都会出现许多意想不到的事故，直接影响到风电场的送电和经济效益。
根据对风电场的调查和有关数据分析，并参阅了许多国外风电场维护的成功经验，我们对风电场的日常维护的必要性有了更深刻的了解。我们认为，建立良好的叶片正常维护制度是保证风电场效益的基础，以少量的投入避免巨大的损失、换取最佳经济效益的最好方式。
下面我们从几个侧面来分析叶片产生问题的原因及解决办法：
一、叶片产生问题的原因
我们将从四个方面讨论叶片产生问题的主要原因：即设计不完善、生产缺陷、自然原因和运行不当。

1.1 设计方面的原因

1.1.1管理层要求降低成本的压力
    生产厂家管理层片面追求利润，设计部门经常会受到来自管理层的压力，要求他们设计成本低廉的部件，以便使企业有更大的利润空间。面对来自管理层的压力，设计部门有时不得不做出妥协，比如，减小叶片的叶根直径的方式来减少轮毂和叶片的成本，但是叶根尺寸减小后会导致叶片强度不够，再例如选择质量不佳但价格便宜的原材料，这往往导致叶片出现致命的缺陷。

1.1.2  未经设计者批准就改变生产工艺
    在叶片生产加工过程中，有时候生产部门未经设计部门批准就私自修改工艺，这样会破坏叶片的整体性能。

1.1.3  生产部门和设计部门缺乏沟通
有时，设计部门的某项设计旨在降低叶片的成本、重量或为了开发一种新产品，他们将这些设计构想寄希望于生产部门，但实际上这些设计在工艺上是很难保证的，如果设计部门和生产者之间缺乏必要的沟通，缺乏团队精神，产品就会出现问题。
  
1.1.4  极限设计
      叶片的设计要考虑到机组其他部件的要求与配合，例如，塔架与叶片的间距通常是设计叶片强度需要考虑的一个原因，主轴和轴承的尺寸也会对叶片的重量提出要求，如果这些参数考虑不周就会使叶片设计到达极限值。

1.1.5  安全余量降低
    在叶片设计的任何一个阶段中，实际运行载荷和静态载荷总是很难准确预测，设计不当就会降低运行载荷的安全余量，这样设计参数生产出来的产品因为降低安全余量很容易损毁。

1.2 生产

1.2.1  使用不合格的材料
    为降低成本，生产厂家会寻求更便宜的胶衣、树脂或纤维，如果这些材料不符合叶片的设计要求，这会导致叶片很快失效。

1.2.2  不严格的质量控制
    生产过程中缺乏质量控制是导致叶片出现问题的主要原因之一。在生产过程中必须在关键环节设置质量检验点，只有通过了该工序的质量检验，生产加工才能继续。如果忽略了或者不存在这些检验点，生产工艺很难保证，就会存在质量问题。生产过程的质量检验和出厂产品的测试检验是质量控制体系的一个重要组成部分，生产厂家要保证对产品质量的持续改进，避免把有缺陷的叶片发给客户。例如，2008年3月苏司兰公司将要花费0.25亿美元修复在美国发现的出现裂纹的叶片，修复工作将超过6个月。

1.2.3  擅自修改生产工艺
生产者决定改变工艺时，必须按正常程序得到设计部门的批准，并得到质量验证，擅自修改工艺会导致产品质量不合格。

1.2.4  生产工艺过于复杂很难产生质量一致的产品
    如果生产工艺过于复杂，很难批量生产出质量一致的产品。

1.3自然原因

1.3.1  雷击
    遭受雷击是叶片毁坏的主要原因之一。如果避雷系统工作不正常，当雷击击中一个叶片时，电流将会直接传递给发电机。如果叶片有砂眼下雨时就会积水，在受到雷击的时候这些水分会瞬间蒸发，产生的蒸汽压力会使叶片爆炸或裂开，这对机组来说是灾难性的、致命的。我们虽然无法控制雷击这种自然现象，但是如果经常检查叶片防雷系统，修复有问题的避雷系统，将叶尖的排水孔里的杂质清理干净，就能最大限度的保护叶片，减少叶片遭受雷击。

1.3.2  空气中的颗粒
    由于叶片转动，它不可避免会与空气中的颗粒产生摩擦和撞击。在许多情况下,叶片的叶尖速度超过70m/S，在这个速度下，空气中的颗粒会导致前缘磨损，前缘粘合会因此开裂。即使不是结构性损坏，前缘磨损也会造成很大的发电损失。

1.3.3  高速风、剪切风、恶劣气候
  通常随着风速增加，叶片顺桨，当风速超过额定值时，叶片顺桨直至机组完全停止。强的剪切风或大的阵风可以将叶片载荷超过其设计载荷，即使叶片处在静态状态，也会损坏叶片。暴雨、雷电、暴风雪、冰雹、飓风、寒潮等恶劣气候都可能会给叶片造成损坏，2008年1月30日加拿大安大略省的一台GE生产的1.5MW风机叶片就在遭到暴风雪时突然损坏，据初步判断与产品本身的质量有关。

1.3.4  疲劳寿命
    如果生产的叶片疲劳寿命实验值达到了其设计要求，说明叶片抗疲劳性能良好，这是叶片很关键的一个技术指标。

1.4 运行和维护不当

1.4.1  超额定功率运行
许多风机操作者操作风机，让机组在超高风速下运转，这样做短时间带来很大的好处是产生的功率大幅增加，但是导致的结果是机组超功率运行，叶片开始出现早期失效。

1.4.2  失控
    当机器变桨系统出现故障，机器上的刹车系统不会使叶轮停止转动，叶片出现失控，会继续快速旋转，严重的会导致叶片被抛出，造成风机灾难性事故。例如，2008年1月位于丹麦哥特兰岛的一套风机机组叶片脱落，叶片飞离机组40米远，所幸没有造成人员伤亡。同年2月丹麦SIDINGE村庄的一套风机叶片被抛出100多米远，当时当地的农民正在田间劳动，引起了一片恐慌。

1.4.3  缺少预防性维护
    这是本文要讨论的主要问题。对叶片的周期性、预防性维护对保证风电机组正常运行起到了关键作用，花少些的时间和费用及时维护，或对发现的初期问题苗头进行维修，可以避免日后高额的维修费用、减少停机造成的经济损失。

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不错,,,谢谢分享

小蓝

学习了