CN105424808B - 一种风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测方法，通过超声波探伤开展风力机叶片尾缘粘接缺陷检测，该方法能够有效检测出风力机叶片尾缘粘接过程中存在的结构胶缺胶缺陷。该方法以超声波探伤的基本原理为依据，将缺陷区域的信号与无缺陷区域的信号做出明显区分，直观有效地对缺陷进行识别。该方法提出了缺陷识别准则，涵盖了从检测前叶片准备、设备准备到检测实施的全过程。本发明填补了针对风力机叶片尾缘部位粘接缺陷进行无损检测的空白，具有缺陷信号与无缺陷信号的对比直观明显、基于超声波传播机理提出的检测方法有效、检测效率高等明显的优点。

Description

一种风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测方法

技术领域

本发明涉及机械行业风力发电技术领域，尤其涉及一种风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测方法。

背景技术

风能是一种重要的可再生能源，我国仍处在风力发电高速发展的时期。风力机的寿命和安全性影响着风电利用和发展的脚步，是风能利用能否健康快速发展的重要因素。风力机叶片作为风力发电机基础和关键的部件，其寿命和安全性直接影响着整个风电机组的寿命和安全状况。在风力机叶片生产、运行的过程中，可能会因为生产工艺和运行工况导致叶片内部复合材料和结构产生损伤。损伤的存在会在叶片运行过程中复杂交变载荷的影响下进一步扩展，造成局部薄弱区，并最终降低叶片的寿命和运行安全性。

为使风力机叶片的寿命和安全性得到保障，有必要对其开展损伤和故障的诊断。这些风力机叶片内部的缺陷是无法通过常规质检、日常维护被发现出来的。无损检测是一种不破坏物体结构，发现物体内部缺陷损伤的检测手段，可以应用于风力机叶片中对其内部损伤进行探寻，以保障风力机叶片乃至整个风电机组的安全运行及使用寿命。

目前大型风力机叶片主要采用组装方式制造，叶片的吸力面和压力面是先期分别制作的，在将吸力面和压力面合模的过程中，通过结构胶的粘接固化连接在一起。叶片合模前尾缘部位的结构胶事先铺到位，铺胶时在结构胶内部可能存在空腔形成缺胶，在合模过程中，人为可干预的程度大大降低，尾缘吸力面与压力面之间也可能存在结构胶没有填充的情况。在实际的风力机叶片损伤情形中，已有很多叶片已经存在尾缘结构胶开裂的现象。因此在叶片挂机前对其开展无损检测是具有重要意义的。

本专利所提供方法，就是针对风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测需求所发明的，通过一套完整的检测准备工作及检测实施过程，并结合提出的缺陷判定准则，识别风力机叶片尾缘存在的粘接缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

风力机叶片尾缘的两个表面是不平行的，以往在利用常规超声无损检测对这样的对象是不方便开展检测的，需要有一种超声无损检测方法能够对风力机尾缘部位粘接缺陷的信号进行识别，并提供完整的检测流程，对风电叶片尾缘粘接缺陷进行有效的判定。

(二)技术方案

本发明提供了一种利用超声波探伤手段，对风力机叶片尾缘粘接情况进行无损检测的方法，能够有效地识别风力机叶片尾缘粘接缺陷。该方法实施的具体步骤如下：

1)进行检测前叶片准备，需要明确叶片不同位置尾缘的设计宽度，并在叶片压力面或吸力面标注出尾缘的宽度，在检测过程中只对该标注出的部分开展检测，不受区域外信号的干扰。

2)进行检测前设备准备，制作与被测尾缘粘接所用结构胶材料一致的结构胶标准试件，并使用该标准试件对超声探伤设备进行校准。

3)使用步骤2)中校准后的超声探伤设备以一定规律的扫查路径快速对步骤1)中标注出的尾缘位置开展扫查，其中一定规律的扫查线路可以是弦向折返或者展向折返等。

4)检测过程中对缺陷的判别理论如下：

脉冲反射式超声波探伤在开展工作时，探头发出的超声波在被测材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗系数不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射，反射波被探头接收后，从显示屏上显示反射波的信号，通过反射波信号判断材料内部情况。当异质界面与探头所在表面不平行时，探头接收不到回波信号。尾缘的吸力面一侧与压力面一侧是不平行的，所以将是否探测到明显的回波信号，当做内部结构胶是否存在粘接缺陷的判定准则。如果不存在明显的回波信号，说明超声波自一面开始的传播过程中，没有能使超声波发生反射的缺陷，直接传播到不平行的另一面，发生无法接收到信号的反射；如果存在明显的回波信号，说明超声波自一面开始的传播过程中，遇到了能够使超声波发生反射的缺陷，即尾缘粘接缺陷。

5)快速扫查过程中，对发现的缺陷进行标记。

6)在快速扫查完毕后，对步骤5)中标记的缺陷进行精细扫查以划定缺陷的具体范围。

7)对步骤6)中划定范围的缺陷信息进行记录，完成检测。

优选地，在检测前对叶片进行准备时，通过查看风力机叶片的设计或工艺文件明确不同位置的尾缘宽度，并在叶片压力面或吸力面标注出尾缘的宽度。

优选地，在检测前对设备进行准备时，需要制作与被测风力机叶片尾缘粘接所用结构胶材料一致的结构胶标准试件，并使用该标准试件对超声探伤设备进行校准。

(三)有益效果

本发明填补了针对风力机叶片尾缘部位粘接缺陷进行无损检测的空白，具有如下明显的优点：缺陷信号与无缺陷信号的对比直观明显；基于超声波传播机理提出的检测方法有效；检测效率高。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本实施例对象为某2MW风力机叶片，对该叶片尾缘粘接部位开展无损检测的步骤如下：

1)进行检测前叶片准备，需要查看该2MW叶片设计、工艺文件明确叶片不同位置尾缘的设计宽度，并用铅笔在叶片压力面或吸力面画出尾缘的宽度。

2)进行检测前设备准备，制作与该2MW叶片尾缘粘接所用结构胶材料一致的结构胶标准试件，长宽为100mm×100mm，厚度为20mm，并使用该标准试件对超声探伤设备进行校准。

3)使用步骤2)中校准后的超声探伤设备以弦向折返的扫查路径快速对步骤1)中标注出的尾缘位置开展扫查。

4)在快速扫查过程中，以是否探测到明显的回波信号，当做内部结构胶是否存在粘接缺陷的判定准则。

5)在快速扫查过程中，对发现的缺陷用铅笔进行标记。

6)在快速扫查完毕后，对步骤5)中标记的缺陷进行精细扫查以划定缺陷的具体范围。

7)对步骤6)中划定范围的缺陷信息进行记录，完成检测。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风力机叶片尾缘粘接缺陷的无损检测方法，通过脉冲反射式超声波探伤对风力机叶片尾缘粘接缺陷进行检测，所述风力机叶片尾缘的吸力面与压力面不平行，其特征在于，该方法实施的具体步骤如下：

1)进行检测前叶片准备，明确叶片不同位置尾缘的设计宽度，并在叶片压力面或吸力面标注出尾缘的宽度，在检测过程中只对该标注出的尾缘位置开展检测，不受区域外信号的干扰；

2)进行检测前设备准备，制作与被测尾缘粘接所用结构胶材料一致的结构胶标准试件，并使用该标准试件对脉冲反射式超声波探伤设备进行校准；

3)使用步骤2)中校准后的脉冲反射式超声波探伤设备以一定规律的扫查路径快速对步骤1)中标注出的尾缘位置开展扫查，其中一定规律的扫查路径为弦向折返或者展向折返；

4)检测时将在风力机叶片尾缘部位是否探测到明显的回波信号当做内部结构胶是否存在粘接缺陷的判定准则，具体为：

脉冲反射式超声波探伤在开展工作时，当异质界面与探头所在表面不平行时，探头接收不到回波信号；

对于吸力面与压力面不平行的风力机叶片尾缘，

如果不存在明显的回波信号，说明超声波自风力机叶片尾缘的一面开始的传播过程中，没有能使超声波发生反射的缺陷，直接传播到不平行的另一面，发生无法接收到信号的反射；

如果存在明显的回波信号，说明超声波自风力机叶片尾缘的一面开始的传播过程中，遇到了能够使超声波发生反射的尾缘粘接缺陷；

5)快速扫查过程中，对发现的缺陷进行标记；

6)在快速扫查完毕后，对步骤5)中标记的缺陷进行精细扫查以划定缺陷的具体范围；

7)对步骤6)中划定范围的缺陷信息进行记录，完成检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，在检测前对叶片进行准备时，通过查看风力机叶片的设计或工艺文件明确不同位置的尾缘宽度，并在叶片压力面或吸力面标注出尾缘的宽度。