王芳毕业设计.doc

酒泉职业技术学院
毕业设计(论文)
10 级风能与动力技术专业
题目:风力发电机组叶片的故障分析及维护
毕业时间: 二O一O年六月
学生姓名: 王芳
指导教师: 赵玉丽
班级: 风能与动力技术(1)班

2012年 11月20日
目录

摘要 2
一、风机叶片简介 2
二、维护叶片的目的 3
三、叶片产生问题的原因及故障分析 3
(一)叶片产生问题的原因类型 3
(二)风机叶片的常见损坏类型及诊断方法 8
四、叶片的维护 13
(一)叶片裂纹维护 13
(二)叶片砂眼形成与维护 13
(三)叶尖的维护 13
总结 14
参考文献 14
致谢 15
风力发电机组叶片的故障分析及维护
摘要:风机叶片是发电机组的动力源泉,是风电机组的关键部件之一,叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率,应该引起风电企业的高度重视。风机多是安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区,而叶片又恰恰是工作在高空、全天候条件下,经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭,其故障率在整机中约占三分之一以上。定期检查,早期发现,尽快采取措施,把问题解决在萌芽状态是避免事故、减少风险、稳定电场收益的最有效方式。如果对问题的萌芽和苗头不重视,时间越长,问题积累越多,后果就越严重。由于叶片的事故多发在盛风期,停机修复必将带来很大的经济损失,如果是叶片彻底失效,不得不更换,造价昂贵的叶片,加上定货、运输、安装、调试……,企业将面临发电损失、高额的叶片费用和维修费用。叶片的设计寿命应该与主机一样至少工作20年,但是只有对叶片进行定期维护、维修,精心呵护,才能保证叶片与风机的其他部件一样长期稳定的工作,才能为电场安全运行提供有力的保障。
关键词:叶片;故障分析;维护
一、风机叶片简介
风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构,结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种,有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。制造工艺主要包括阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆等。设计难点包括叶型的空气动力学设计、强度、疲劳、噪声设计、复合材料铺层设计。工艺难点主要包括阳模加工、模翻制、树脂系统选用。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。
二、维护叶片的目的
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。
三、叶片产生问题的原因及故障分析
(一)叶片产生问题的原因类型
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)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。
(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。
(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。
(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