2022年无损检测在风电叶片中的应用.docx

《2022年无损检测在风电叶片中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年无损检测在风电叶片中的应用.docx（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 无损检测在风电叶片中的应用院秀芝连云港中复连众复合材料集团,连云港 222006摘要 ：本文主要介绍无损检测在风电叶片中的应用；第一对叶片结构进行介绍,并对阐述生产过程容 易发生的缺陷,分别介绍超声波检测和热成像检测在风电叶片中的应用；超声波检测包括超声波检测的定义、分类、优缺点等,以及超声波检测在风电叶片领域的应用；接下来本文介绍了风电叶片的结构,可能存在的缺陷, 以及需要做超声波检测的迫切性；无损检测包括设备介绍,检测过程介绍以及检测时间挑选；最终本文总结了超声波检测和热成像检测在风电叶片领域应用的必要性；名师归纳总结 关键词：超声波检测,

2、热成像检测,风电叶片第 1 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 风电叶片结构介绍1.1 风电叶片结构介绍风电叶片是以树脂为基体, 玻璃纤维布为增强体, 真空灌注而成的一种复合材料产品,壳体区域仍会填充一些 Balsa及 PVC,同时接缝区域采纳胶粘剂粘接而成；从宏观角度看风电叶片主要由两部分组成,即壳体与腹板,其中腹板与壳体之间的粘 接,以及壳体自身的前缘、 后缘粘接对叶片的结构都起到了特别重要的作用,截面如图 2.1 所示：目前来说风电行业对叶片粘接区域的检测主要涉及腹板粘接区域检测,受到多种因素 的影响,以及叶片前、后缘结构的

3、特别性,目前叶片厂家利用超声波对前缘、后缘粘接质 量的检测较少；1.2 风电叶片的主要缺陷种类1 风电叶片的生产是一个细节掌握的过程,细节掌握直接打算了叶片的好坏；目前国内 外风电叶片的生产,基本由传统的手糊制作改为了真空灌注,这在很大程度上削减了因人 为操作失误引起的缺陷；但是,诸如纤维布的铺放,树脂的灌注固化叶片粘接面的处理以 及粘接剂的刮涂等操作,仍需要手工完成,因而常会有操作不当和质量监督不严,导致叶名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 片显现纤维布褶皱,分层,干纤维,气泡,粘接宽度不足以及缺胶等缺陷；对于叶片

4、在生 产制造过程中残余的缺陷,当前大多数的现场监测系统不能有效检测,而这些缺陷在叶片 成型后较难发觉, 但都在肯定程度上影响叶片的强度和刚度；因而该问题应在叶片出厂前,通过有效的无损检测方法及早发觉和处理；风电叶片常见的缺陷如图 2.1 所示：1 转运损耗缺陷风电叶片由于其巨大的尺寸,在运输、安装的过程中,可能会显现因操作不当造成 冲击损耗；通常叶片被钝物撞击厚,在外表并不会显现明显的伤痕,也不会引起操作者的 留意,但叶片的内部结构可能已经受到损耗,如玻璃钢的分层破坏,对于缺陷假如没有及 时发觉和修复,将会很大程度的影响叶片的寿命,并成为后期事故的隐患；1 叶片设计寿命为 20 年,在运行过程

5、中长期受到变载荷作用,微观缺陷会不断扩展并 进展为疲惫损耗,如显现玻璃钢分层,应力发白,粘接区域脱胶开裂等；假如不能在开裂 的早期发觉和准时修理,开裂区域将在叶片的运行过程中快速扩展,并最终导致叶片结构 的失稳破坏；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 超声波检测在风电叶片中的应用超声波检测介绍.1 检测设备目前超声波检测设备主要为常规超声设备Epoch600或 650,利用此设备做检测, 各叶片厂商均提出了自己的要求,中复连众的要求如下：.2 设备标定模拟筋板实际粘接情形制作样块,厚度 21mm,设计 3

6、 处粘接缺陷, 第一处 5cm*3cm,其次处 4cm*3cm,第三处直径 2cm 的圆形缺陷；（1） 调剂设备声速,使得仪器检测的工件厚度与实际厚度一样；（2） 在工件上扫查,能够精确的将三处缺陷的位置及尺寸检测出来；设备在满意以上两点之后,说明标定合格,方可到叶片上进行检测；备注：设备每次使用前需要标定,标定记录每周记录一次；.3 检测资质1 熟识腹板粘接结构,可以看懂操作数据,熟识叶片铺层及粘接结构、熟识大梁 定位、腹板定位方式；2阅读设备操作指导书,把握仪器操作方法,明白操作原理；3能够检测出标准样块的设计缺陷,并能独立完成整个叶片的检测；4具备常用办公软件使用才能,对于检测发觉的缺陷

7、,能够绘制图形；5检测团队至少有一人参与国家认证机构培训班,并获得 UT2 级证书；其余无损 探伤检验员由获证检验员培训,合格者颁发公司内部培训证书；.4 检测方法 先沿着叶片弦向扫查,确定 La 米处前后缘筋板粘接宽度,再以此方法确定 Lb 米处前 后缘筋板粘接宽度,记录在报告里,并标记在壳体外表,其中 La 与 Lb 相隔一米,在 La 与 Lb 之间的区域做往复扫查,粘接宽度数据不计入报告里,扫查路线如以下图箭头描述 方向,其中每两条扫描路线之间的距离 d 小于 15cm,4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - -

8、 图 2.1 依据此方法扫描全部筋板粘接区域；假设发觉缺陷,需在缺陷四周做密集扫查,将缺陷尺寸及位置描述出来,记录在报告里；.5 反常处置无损探伤检测过程中,如发觉粘接缺陷的存在,处置方式如下：1、确认粘接缺陷属实后,立刻上报至检测小组负责人或指定人员；在叶片外表精确2、检测发觉粘接缺陷后, 立刻依据无损探伤检测设备检测结果,标记粘接缺陷实际位置图形：1假设芯材侧缺胶,可将图形描画成以下图情形,阴影部分为未粘接区域,示意图如下：2假设内侧缺胶,可将图形描画成以下图情形,阴影部分为未粘接区域,示5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - -

9、- - - - 意图如下：3假设两侧都缺胶,可将图形描画成以下图情形,阴影部分为未粘接区域,示意图如下：3、完成检测报告的编制；4、将检测出的缺陷信息,反馈至过程QC、PQI、生产班组,粘接缺陷依据技术方案修理完成后,对该产品再次进行检测,判定修理结果；再次供应检测报告,并做好相关记 录；5、粘接缺陷处置流程如下：6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 缺胶尺寸与设计最小粘接宽度比较,假设满意设计最小粘接宽度不做修理,假如该叶型没有设计最小粘接宽度需评审是否修理；此外,会议中分析缘由依据5W2H1R 原就进行,格式如

10、下：会议内容形成会议纪要存档；7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 超声波检测风电叶片波形介绍由于叶片复合材料的各向异性和层状介质特点,几乎各种可能的声波模式都有可能产 生,正是由于声波在复合材料这一特别介质中的传播规律,使得超声检测成为叶片无损检 测特别重要和普遍采纳的检测方法；通过超声检测可以检测出叶片复合材料中的分层,脱 粘,缺胶,气泡,褶皱等缺陷；.1 玻璃钢工件厚度检测 检测玻璃钢工件厚度是超声波最基础的功能之一,选取一个阶梯样块,厚度分别为34mm、31mm,利用常规超声波设备Epoch600

11、测量其厚度,读取波形显示测量厚度分别为 33.08mm、30.48mm,设备测量值与实际值基本一样,由于复合材料的特别性,使得两 者之间存在肯定的误差,样块及波形图如下：图 2.2 图 图8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2.5 图2.2.1 胶粘剂粘接空洞检测超声检测叶片复合材料胶粘剂空洞：依据超声检测有胶粘剂粘接时与未粘接时波形变化,可检测出粘接处的粘接空洞；图模拟胶粘剂空洞；图图 图.2 胶粘剂粘接宽度不足检测常规超声波探头放在纯玻璃钢区域时,波幅到达 80%,到达粘接区域时波幅明显降低,9 名师归纳

12、总结 - - - - - - -第 9 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 且会显现其次个界面波,此时在叶片壳体标出对应位置,当底波突然又回到 80%波高时,说明粘接区域终止,在叶片壳体上标出对应位置,两个标记之间的距离即为腹板粘接的宽 度,再与设计的粘接宽度做比较,判定粘接宽度是否满意要求；.3 其他结构检测 当胶粘剂的厚度超厚或者超薄时,回波的情形均会发生变化；如何精确的区分挤出胶 的宽度,不把挤出胶的宽度算在有效的粘接宽度范畴内；以上的结构均已经通过试验验证 了回波的情形,在此不再描述；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页

13、精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 热成像在风电叶片中的应用设备型号： FLIR i7 检测工序：合模工序筋板固化检测原理： 红外热成像运 用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号,将该信号转换成可供视觉辨论的图像和图形,并可以进一步运算出温度值；设备图片如以下图：图 3.1-设备正面照片 图 3.2-设备侧面照片11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 热成像 检测过程在某型号风电叶片试验红外热成像检测筋板SS 面粘接成效,试验工序筋板SS 已经固化,过程如下：图 3.3-空洞检出照片

14、图 3.4-空洞实际照片上图 3.3 中,红、白色表示正常的筋板粘接区域,黄色表示粘接空洞,由于空洞的温度较低,显示不同的颜色；手敲击验证的确为空洞；图 3.5-空洞检出照片 图 3.6-空洞实际照片12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在检测空洞区域用电钻验证,的确为空洞；图 3.7-空洞检出照片 图 3.8-空洞实际照片上述空洞目视均无法识别,红外热成像均能检测出,且用电钻验证均为空洞；在筋板 SS面填胶时试验检测成效,由于此段时间胶粘剂与存在的气泡温差不明显,检测成效很差；筋板固化升温后,检测成效良好；1

15、3 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 结论超声波检测和热成像检测目前广泛应用在风电叶片粘接检测中,成效明显,对于风电叶片质量监控、质量风险管控具有积极意义腹板 SS 面检测对于筋板 SS面粘接检测,红外热成像比超声波更具有适用性；.检测耗时比较：红外热成像检测SS 面全部粘接区域耗时约半小时,而超声波耗时约4 小时；.修理成本比较： 红外热成像检测发觉空洞合模过程即可修理,打孔注胶消耗成本很少,超声波发觉空洞需开窗修理,修理成本高,且存在修理风险；. 检测成效比照：红外热成像对于粘接空洞检出成效良好,超声波更适合检测筋板粘接宽度；4.2 腹板 PS 面检测风电叶片主梁厚度最大到达50mm 以上,热成像无法实施,因此对于筋板PS 面粘接检测,超声波更具有适用性；14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1 郑辉,林树青超声检测 M 中国劳动社会保证出版社,2022.2 张俊哲无损检测技术及其应用 M 北京科学出版社,2022.3 岳大郜风电叶片红外热波无损检测的试验讨论15 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 15 页