CN108425808B - 用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统。所述用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法包括：将风力发电机组叶片置于第一温度环境中冷却预定时间；将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中，其中，第二温度高于第一温度；监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出；以及基于监测结果判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙。根据本发明的方法能够以无损方式对风力发电机组叶片中可能存在的孔隙进行检测，所述方法还具有检测成本低、易于实现等优点。

Description

用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统

技术领域

本发明涉及叶片技术领域，更具体地，涉及一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统。

背景技术

目前，风力发电机组叶片在成型过程中通常采用真空辅助成型工艺。即在一定负压条件下，将树脂由外界注入到增强材料中，然后固化成型。所述增强材料通常为包含复合材料和包裹在复合材料内部的芯材，芯材通常包含PVC材料、木质材料、纸质材料、金属材料等各类材料，并且根据其材料的不同而制成发泡、蜂窝等各类形状。因此，在树脂灌注固化过程中，可能在复合材料上形成由表面贯通至芯材的孔隙(即，贯通性孔隙)，这些孔隙在叶片运转过程中会因外界气压变化等因素使含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内部(对于深山及海上叶片运行环境情况更严重)，从而导致芯材及复合材料内部发生腐蚀，对叶片复合材料与芯材界面及结构性能造成不可逆转的损坏。

因此，目前需要一种能够对风力发电机组叶片中可能存在的孔隙进行检测的系统和方法，以防止因含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内部而导致芯材及复合材料内部发生腐蚀。

发明内容

为了解决上述含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内部而导致芯材及复合材料内部发生腐蚀的技术问题，提出本发明，本发明提供一种至少能够解决上述技术问题的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统。

根据本发明的一方面，提供一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法，所述方法包括：将风力发电机组叶片置于第一温度环境中冷却预定时间；将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中，其中，第二温度高于第一温度；监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出；以及基于监测结果判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙。采用本发明的所述方法可通过监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。

根据本发明的一个示例性实施例，将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中之后，可将含有表面活性剂的溶液覆设在所述风力发电机组叶片上，然后监测所述风力发电机组叶片的表面是否出现气泡和/或发出声音；若出现气泡和/或发出声音，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙。采用本发明的所述方法可通过以视觉或听觉方式监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。

根据本发明的另一示例性实施例，所述第一温度环境中可扩散有有色气体；在将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中之后，监测所述风力发电机组叶片的表面是否有有色气体溢出；若有有色气体溢出，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙。采用本示例性实施例的所述方法可通过以视觉方式监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。

根据本发明的又一示例性实施例，将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中之后，可利用热成像仪监测所述风力发电机组叶片的表面是否有冷空气溢出；基于所述热成像仪捕获的叶片表面的热图像判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙。采用本示例性实施例的的所述方法可通过以视觉方式监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还可包括：在确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙之后，则采用封孔剂对所述相应位置进行修补，以阻止含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内腔中，从而避免芯材及复合材料内部发生腐蚀。此外，为了进一步提高检测准确度，可在完成修补之后，对所述风力发电机组叶片再次执行上述孔隙检测操作。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还可包括：在将风力发电机组叶片置于第一温度环境中之前，对所述风力发电机组叶片的粘接面、叶根部端面进行密封处理，进一步提高检测准确度。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还可包括：在监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的同时，可感测所述风力发电机组叶片的表面温度，当感测的表面温度上升为比第二温度低预定值时，停止监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出。

根据本发明的示例性实施例，可通过喷淋或刮涂操作将含有表面活性剂的溶液覆设在所述风力发电机组叶片上。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还可包括：在确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙之后，对所述风力发电机组叶片的表面进行清洗与烘干。

根据本发明的另一方面，提供一种用于执行如上所述的方法的用于风力发电机组叶片孔隙检测的系统，所述系统包括：冷却室，用于提供所述第一温度环境；转运装置，用于转运所述风力发电机组叶片；以及检测室，用于提供所述第二温度环境。

根据本发明的一个示例性实施例，所述检测室中可设置有储存有含有表面活性剂的溶液的储存部、泵和喷头，所述泵将所述溶液从储存部泵送到喷头，以喷淋至所述风力发电机组叶片上。

根据本发明的一个示例性实施例，所述检测室中可设置有热成像仪。

根据本发明的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法以无损方式对风力发电机组叶片中可能存在的孔隙进行检测。采用本发明的所述方法可通过以视觉或听觉方式监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。此外，本发明的所述方法还具有检测成本低、易于实现等优点。此外，根据本发明的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法在检测出孔隙之后及时进行修补，有效地避免因含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内腔而导致芯材及复合材料内部发生腐蚀的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法的流程图；

图2是根据本发明的示例性实施例的用于风力发电机组叶片孔隙检测的系统的结构框图；以及

图3是根据本发明的示例性实施例的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法的流程图。

附图标记说明：

10：冷却室；20：转运装置；30：检测室；31：储存部；32：泵；33：喷头。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。

下面将结合图1至图3详细描述根据本发明的示例性实施例的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统。参照图1，本发明的示例性实施例的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法包括下述步骤：开始检测，将风力发电机组叶片在第一温度环境中冷却预定时间(步骤S1)；将冷却后的风力发电机组叶片转运至第二温度环境中(步骤S2)，其中，第二温度高于第一温度；监测风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出(步骤S3)；基于监测结果判断风力发电机组叶片是否存在孔隙(步骤S4)。

所述方法还可包括下述步骤：在确定风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙之后，可采用封孔剂对该相应位置进行修补，以阻止含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内腔中，从而避免芯材及复合材料内部发生腐蚀。此外，为了进一步提高检测准确度，可在完成修补之后，对风力发电机组叶片再次执行上述孔隙检测操作。

可在将风力发电机组叶片置于第一温度环境中冷却之前，对风力发电机组叶片的粘接面、叶根部端面等进行密封处理，一方面防止空气从所述粘接面、叶根部端面等处泄漏，另一方面防止含有表面活性剂的溶液或油漆浸入到风力发电机组叶片中。例如，可采用树脂材料进行密封，然而，本发明不限于此，本领域中通常采用的密封方式均可。

下面将简要介绍本发明的实施例的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法的检测原理：将风力发电机组叶片在第一温度环境中冷却预定时间期间，如果风力发电机组叶片存在孔隙(即，从叶片表面延伸至叶片芯材的贯通性孔隙)，那么具有第一温度的冷空气会经过孔隙进入到叶片内腔中，通过孔隙进入叶片内腔中的空气在第一温度下收缩，然后，在将冷却后的风力发电机组叶片转运至比第一温度高的第二温度环境中后，叶片内腔中的冷空气会随着温度的升高而膨胀并经由孔隙从风力发电机组叶片的表面溢出，因此，如果监测结果为有空气溢出，则确定风力发电机组叶片存在孔隙；如果监测结果为没有空气溢出，则确定风力发电机组叶片不存在孔隙。该方法可通过监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。

下面将结合图2和图3详细地描述根据本发明的第一示例性实施的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统。

参照图2，根据本发明的第一示例性实施的用于风力发电机组叶片孔隙检测的系统包括：冷却室10，用于提供所述第一温度环境；转运装置20，用于转运风力发电机组叶片；以及检测室30，用于提供所述第二温度环境。其中，检测室30中设置有储存含有表面活性剂的溶液的储存部31、泵32和喷头33，泵32将溶液从储存部31泵送到喷头33，以喷淋至该风力发电机组叶片上。

其中，转运装置20可为本领域已知的叶片通用转运装置，只要其能承载并运输风力发电机组叶片即可，在此将省略对其的详细描述。此外，在此储存部31、泵32和喷头33也可为本领域已知的部件，只要其能将含有表面活性剂的溶液均匀且全面覆盖地喷淋到风力发电机组叶片上即可，在此也省略对其的详细描述。

参照图3，开始检测，将风力发电机组叶片置于冷却室10中以冷却预定时间(步骤S1)。在标准环境温度为23℃的情况下，冷却室10的第一温度可设置为比标准环境温度低50℃以上，例如，在冷却室10的第一温度与标准环境温度之间的温差为50℃时，冷却室10的第一温度可为-27℃。所述预定时间可根据冷却室10的第一温度而设置，例如，在冷却室10的第一温度为-27℃的情况下，预定时间可设为大约6小时。

接着，采用转运装置20将冷却后的风力发电机组叶片从冷却室10转运至检测室30中(步骤S21)。在检测室30的第二温度高于冷却室10的第一温度的前提下，检测室30的第二温度可以为室温(常温)或者更高，或者也可设置为等于标准环境温度23℃或者更高。在本示例性实施例中，可将检测室30的第二温度设置为等于标准环境温度(23℃)。为了保证检测结果的准确性，最好保持冷却室10内的气压与检测室30内的气压之间无明显差异。例如，可调节冷却室10内的气压与检测室30内的气压，以保证冷却室10内的气压与检测室30内的气压之间的差值小于或等于5pa。

接着，将含有表面活性剂的溶液通过喷头33喷淋在风力发电机组叶片上(步骤S22)，含有表面活性剂的溶液需将风力发电机组叶片的表面全部覆盖，且在检测过程中需保证风力发电机组叶片的表面时刻有所述溶液覆盖。作为示例，可采用指示剂或其他溶剂作为上述溶液。然而，本发明不限于此，也可以省去储存部31、泵32和喷头33，而采用涂抹方式将含有表面活性剂的溶液覆设在所述风力发电机组叶片上。

然后，监测该风力发电机组叶片的表面是否出现气泡和/或发出声音(步骤S31)。在此，由于气泡是视觉可见的，因此可采用人工观测所述风力发电机组叶片的表面是否出现气泡。然而，本发明不限于此，也可以采用图像识别系统和声音识别系统来监测该风力发电机组叶片的表面是否出现气泡和/或发出声音。

接下来，基于监测结果判断该风力发电机组叶片是否存在孔隙(步骤S4)。具体地，若监测结果为出现气泡和/或发出声音，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，确定该风力发电机组叶片不存在孔隙。

在确定该风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙之后，可作出标记，采用封孔剂对相应位置进行修补(步骤S5)，以阻止含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内腔中，从而避免芯材及复合材料内部发生腐蚀。例如，可采用诸如树脂的材料作为封孔剂对风力发电机组叶片进行修补。

此外，为了进一步提高检测准确度，可在完成修补之后，对该风力发电机组叶片重复执行上述孔隙检测操作(步骤S1至S4)。在此，仅需针对修补的位置处执行孔隙检测操作即可，以降低检测成本并提高检测效率。

在确定该风力发电机组叶片不存在孔隙之后，对该风力发电机组叶片的表面进行清洗与烘干(步骤S6)，结束孔隙检测程序。

然而，本发明不限于此，在本发明的其他示例性实施例中，也可不通过覆设表面活性剂的溶液来检测孔隙，而是采用其他方式来执行检测操作。

根据本发明的第二示例性实施例，可通过监测目视可见的有色气体的流动而判断孔隙存在与否，在此将省略与第一示例性实施例中相同的步骤，仅描述与第一示例性实施例不同的步骤或操作。

参照图3，可在冷却室10中扩散有色气体，而后再将风力发电机组叶片置于冷却室10中以冷却预定时间(步骤S1)。

然后，在将冷却后的风力发电机组叶片从冷却室10转运至检测室30中之后，可直接监测所述风力发电机组叶片的表面是否有有色气体溢出。若有有色气体溢出，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，则确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙。其余操作与上述示例相同。

根据本发明的第三示例性实施例，在将冷却后的风力发电机组叶片从冷却室10转运至检测室30中之后，可直接利用热成像仪监测风力发电机组叶片的表面是否有冷空气溢出，基于所述热成像仪捕获的叶片表面的热图像判断该风力发电机组叶片是否存在孔隙。例如，若从热成像仪中观测到暗线，则确定该风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，则确定该风力发电机组叶片不存在孔隙。其余操作与上述示例相同。

以上所述的孔隙检测操作可在风力发电机组叶片合模、脱模(即，起模)之后进行，也可以在喷涂油漆之后进行。

此外，根据本发明的另一示例，也可以在喷涂油漆的过程中执行上述孔隙检测操作，具体地，可采用油漆来替换上述第一示例性实施例中的含有表面活性剂的溶液来执行孔隙检测操作，即，将喷涂油漆操作并入孔隙检测操作中，从而使得叶片制作程序更简化，提高产品质量和生产效率。

为了进一步提高孔隙检测的准确度，在监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的同时，可利用红外测温仪或者温度传感器来感测风力发电机组叶片的表面温度，当感测到表面温度上升至为比第二温度低预定值时，停止监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的操作，其中，所述预定值可设置为5℃左右。

换句话说，当风力发电机组叶片的表面温度上升为接近第二温度时(例如，二者之间的温度差为5℃或更小时)，空气流动变弱，难于监测到明显的空气流动，此时，停止监测操作，若已经完成孔隙检测操作，则结束孔隙检测程序，如果尚未完成孔隙检测操作，则将风力发电机组叶片转运回到冷却室10中，然后重复上述检测步骤S1至S4。

作为示例，在检测室30的第二温度设置为23℃，预定值设为5℃的情况下，当感测到的风力发电机组叶片的表面温度上升至18℃时，停止监测风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出。当感测到的风力发电机组叶片的表面温度上升至18℃时，已经完成整个风力发电机组叶片的孔隙检测，则进行清洗和烘干(步骤S6)，结束孔隙检测程序；否则，将该风力发电机组叶片转运回到冷却室10中，然后重复执行上述步骤S1至S6，直到完成整个风力发电机组叶片的孔隙检测。

以上所述的操作步骤及顺序以及所列出的温度值或时间值仅仅作为示例，本发明并不局限于此，根据实际生产情况可合理改变上述操作步骤、顺序及温度值或时间值，以符合生产标准的要求。

根据本发明的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法以无损方式对风力发电机组叶片中可能存在的贯通性孔隙进行检测。采用本发明的所述方法可通过以视觉或听觉方式监测穿过孔隙的空气的流动情况而方便、准确地检测孔隙的存在与否。此外，本发明的所述方法还具有检测成本低、易于实现等优点。

根据本发明的用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法在检测出孔隙之后及时进行修补，有效地防止因含有水汽、盐汽等的外部气体进入到叶片内部而导致芯材及复合材料内部发生腐蚀。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (7)

1.一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中冷却预定时间；

通过转运装置将冷却后的风力发电机组叶片从所述冷却室转运至检测室的第二温度环境中，其中，第二温度高于第一温度，第一温度环境的气压与第二温度环境的气压之间的差值小于或等于5pa，所述冷却室的第一温度设置为比标准环境温度低50℃以上，所述第二温度为所述标准环境温度；

监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出；以及

基于监测结果判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙，

其中，在将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中之前，采用树脂材料对风力发电机组叶片的粘接面、叶根部端面进行密封处理；

其中，将冷却后的风力发电机组叶片转运至检测室的第二温度环境中之后，将含有表面活性剂的溶液覆设在所述风力发电机组叶片上，然后监测所述风力发电机组叶片的表面是否出现气泡和/或发出声音；若出现气泡和/或发出声音，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙；

其中，在监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的同时，感测所述风力发电机组叶片的表面温度，当感测的表面温度上升至与第二温度之间的温度差为5℃或更小时，停止监测所述风力发电机组叶片的表面是否出现气泡和/或发出声音；

其中，通过喷淋或刮涂操作将含有表面活性剂的溶液覆设在所述风力发电机组叶片上。

2.一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中冷却预定时间；

通过转运装置将冷却后的风力发电机组叶片从所述冷却室转运至检测室的第二温度环境中，其中，第二温度高于第一温度，第一温度环境的气压与第二温度环境的气压之间的差值小于或等于5pa，所述冷却室的第一温度设置为比标准环境温度低50℃以上，所述第二温度为所述标准环境温度；

监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出；以及

基于监测结果判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙，

其中，在将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中之前，采用树脂材料对风力发电机组叶片的粘接面、叶根部端面进行密封处理；

其中，所述第一温度环境中扩散有有色气体；在将冷却后的风力发电机组叶片转运至所述检测室的第二温度环境中之后，监测所述风力发电机组叶片的表面是否有有色气体溢出；若有有色气体溢出，则确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙，否则，确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙；

其中，在监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的同时，感测所述风力发电机组叶片的表面温度，当感测的表面温度上升至与第二温度之间的温度差为5℃或更小时，停止监测所述风力发电机组叶片的表面是否有有色气体溢出。

3.一种用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中冷却预定时间；

通过转运装置将冷却后的风力发电机组叶片从所述冷却室转运至检测室的第二温度环境中，其中，第二温度高于第一温度，第一温度环境的气压与第二温度环境的气压之间的差值小于或等于5pa，所述冷却室的第一温度设置为比标准环境温度低50℃以上，所述第二温度为所述标准环境温度；

监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出；以及

基于监测结果判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙，

其中，在将风力发电机组叶片置于冷却室的第一温度环境中之前，采用树脂材料对风力发电机组叶片的粘接面、叶根部端面进行密封处理；

其中，所述第一温度环境中扩散有有色气体，将冷却后的风力发电机组叶片转运至所述检测室的第二温度环境中之后，利用热成像仪监测所述风力发电机组叶片的表面是否有冷空气溢出；基于所述风力发电机组叶片的表面是否有有色气体溢出以及所述热成像仪捕获的叶片表面的热图像判断所述风力发电机组叶片是否存在孔隙；

其中，在监测所述风力发电机组叶片的表面是否有空气溢出的同时，感测所述风力发电机组叶片的表面温度，当感测的表面温度上升至与第二温度之间的温度差为5℃或更小时，停止监测所述风力发电机组叶片的表面是否有冷空气溢出。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在确定所述风力发电机组叶片的相应位置处存在孔隙之后，则采用封孔剂对所述相应位置进行修补。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：在确定所述风力发电机组叶片不存在孔隙之后，对所述风力发电机组叶片的表面进行清洗与烘干。

6.一种用于执行如权利要求1中所述的方法的用于风力发电机组叶片孔隙检测的系统，其特征在于，所述系统包括：

冷却室(10)，用于提供所述第一温度环境；

转运装置(20)，用于转运所述风力发电机组叶片；以及

检测室(30)，用于提供所述第二温度环境，

其中，所述检测室(30)中设置有储存含有表面活性剂的溶液的储存部(31)、泵(32)和喷头(33)，所述泵(32)将所述溶液从所述储存部(31)泵送到所述喷头(33)，以喷淋至所述风力发电机组叶片上。

7.一种用于执行如权利要求3中所述的方法的用于风力发电机组叶片孔隙检测的系统，其特征在于，所述系统包括：

冷却室(10)，用于提供所述第一温度环境；

转运装置(20)，用于转运所述风力发电机组叶片；以及

检测室(30)，用于提供所述第二温度环境，

其中，所述检测室(30)中设置有热成像仪。

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