連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司武莉萍/副經(jīng)理

　　各位葉片行業(yè)同仁的大家下午好，我是連云港中復(fù)連眾檢測(cè)中心，我負(fù)責(zé)材料，包括葉片巡視實(shí)驗(yàn)的。我今天匯報(bào)的材料葉片測(cè)試相關(guān)的問題。

　　在風(fēng)電機(jī)組中,葉片是最基礎(chǔ)、最核心、最關(guān)鍵的部件之一，其疲勞損傷問題是風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的共同關(guān)注的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)中，一般要求風(fēng)電葉片能滿足20年的使用壽命。風(fēng)電機(jī)組在非定常載荷作用下的運(yùn)行特性使其易發(fā)生疲勞損壞，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性和使用壽命。且由于其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、工藝以及工作環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致葉片的疲勞性能幾乎不可能通過計(jì)算得到。因此只有進(jìn)行全尺寸葉片的疲勞測(cè)試才能提供對(duì)設(shè)計(jì)的可靠確認(rèn)。通過測(cè)試，可以將測(cè)試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較，以掌握葉片的疲勞性能，從而進(jìn)行優(yōu)化與改性。

　　連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司是一家集開發(fā)、生產(chǎn)于一身的玻璃鋼行業(yè)龍頭規(guī)模企業(yè)。連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司檢測(cè)中心隸屬于連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司,成立于2005年,原葉片事業(yè)部實(shí)驗(yàn)室,于2009年正式成立為檢測(cè)中心。檢測(cè)中心現(xiàn)有固定資產(chǎn)總額約2783萬元，占地面積7265平方米，其中試驗(yàn)場(chǎng)地7557平方米。經(jīng)過多次發(fā)展改造，現(xiàn)已基本建成了一個(gè)能對(duì)樹脂、玻纖、涂料、葉片等進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)的檢測(cè)中心。本檢測(cè)中心在公司技術(shù)副總經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)下，管理層設(shè)有中心經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人（領(lǐng)域技術(shù)負(fù)責(zé)人）及質(zhì)量負(fù)責(zé)人；檢測(cè)中心下分為管罐材料檢測(cè)室、葉片材料檢測(cè)室、葉片檢測(cè)室3個(gè)職能部門。

　　本檢測(cè)中心各項(xiàng)規(guī)章制度健全，有明確的崗位責(zé)任制和完善的管理體系。本檢測(cè)中心對(duì)影響檢測(cè)質(zhì)量的因素進(jìn)行有效的控制，確保檢測(cè)質(zhì)量。本檢測(cè)中心還將本著“嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、高效、協(xié)作”的原則和對(duì)客戶及社會(huì)高度負(fù)責(zé)的精神，及時(shí)向客戶提供科學(xué)、公正、準(zhǔn)確的檢測(cè)報(bào)告。

　　由于風(fēng)電葉片實(shí)際疲勞壽命周期很長(zhǎng)，所以疲勞試驗(yàn)大都依據(jù)損傷等效原則加速試驗(yàn)。

　　本中心目前所采用的疲勞加載方式為單點(diǎn)加載方式。通過剛度、應(yīng)變等監(jiān)控觀察葉片損傷情況，并通過達(dá)到規(guī)定加載循環(huán)次數(shù)后的各項(xiàng)相關(guān)檢查，判斷是否損壞以及損壞程度。疲勞試驗(yàn)載荷包括平均載荷和周期載荷。周期載荷通過采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速裝置，帶動(dòng)偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)，以某一頻率的激勵(lì)風(fēng)輪葉片，產(chǎn)生試驗(yàn)所需的、穩(wěn)定的等幅循環(huán)載荷。平均載荷通過在葉片上安裝一定的質(zhì)量夾具進(jìn)行施加。

　　風(fēng)電葉片進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)時(shí)，根部通過若干個(gè)高強(qiáng)度螺栓固定在加載基座上。在加載點(diǎn)位置安裝一個(gè)疲勞加載系統(tǒng)，該系統(tǒng)由偏心塊、電動(dòng)機(jī)、葉片夾具、減速箱和電控系統(tǒng)等組成，沿葉片展向70%處固定疲勞加載驅(qū)動(dòng)裝置，葉片振幅的測(cè)量通過激光測(cè)距儀完成，葉片表面按照大綱要求布置應(yīng)變片，使用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀全程采集。

　　我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括有加載系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速裝置，帶動(dòng)偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)，以某一頻率的激勵(lì)風(fēng)輪葉片，產(chǎn)生試驗(yàn)所需的、穩(wěn)定的等幅循環(huán)載荷。激光位移傳感器，采集葉片撓度數(shù)據(jù)葉片在試驗(yàn)過程中的撓度變化，直接反應(yīng)葉片的剛度變化。

　　動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀，采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，試驗(yàn)中用于監(jiān)控葉片變形以及損傷情況。

　　試驗(yàn)前需要對(duì)載荷進(jìn)行標(biāo)定，通過對(duì)葉片施加一系列載荷，記錄應(yīng)變、繞度數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)所要求的設(shè)計(jì)載荷，確定葉片所應(yīng)達(dá)到的應(yīng)變值，并以此為依據(jù)，來確定加載裝置合適的偏心輪質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)要求。為了準(zhǔn)確把握葉片在所要求的設(shè)計(jì)疲勞載荷作用下的損傷情況，應(yīng)保證大部分區(qū)域所承受的試驗(yàn)載荷與設(shè)計(jì)要求一致。但事實(shí)上，由于加載裝置的限制，這一點(diǎn)很難實(shí)現(xiàn)。本中心采用單點(diǎn)加載方式，只能保障葉片部分截面試驗(yàn)載荷與設(shè)計(jì)載荷相同或相近。

　　我們做了葉片固有頻率對(duì)葉片疲勞是影響：以某疲勞葉片為例，固有頻率為0.98Hz。設(shè)定變頻器輸出不同的頻率，分別為0.85Hz、0.98Hz和1.1Hz，得到不同加載頻率驅(qū)動(dòng)下葉片振幅的變化曲線，當(dāng)加載頻率為0.85HZ時(shí)，小于葉片的固有頻率，此時(shí)葉片穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的振幅較小，約為170mm,當(dāng)加載頻率為0.98Ｈz時(shí)等于葉片的一階固有頻率，穩(wěn)定后葉片的振幅最大，約為200mm認(rèn)為兩者發(fā)生共振現(xiàn)象，基本能滿足疲勞加載試驗(yàn)的要求，當(dāng)繼續(xù)增大驅(qū)動(dòng)頻率達(dá)到1.1HZ時(shí)，由于共振頻率偏離較大，振幅顯得絮亂。由于疲勞葉片試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，受季節(jié)、晝夜溫差及其他環(huán)境因素的影響，葉片試驗(yàn)處在變化的溫度環(huán)境下。因此溫度對(duì)疲勞試驗(yàn)具有很大影響。

　　由以上圖表，我們可以發(fā)現(xiàn)，葉片的剛度變化與溫度變化成正比，應(yīng)變值與溫度成正比，溫度微小的波動(dòng)，會(huì)引起葉片剛度較大的變化。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)：玻璃鋼材料疲勞過程是一個(gè)蒙皮剝離?；w開裂和纖維斷裂的過程，表現(xiàn)出彈性模量降低，因此可以用剛度降低程度作為破壞標(biāo)準(zhǔn)，通常以10%-15%的剛度降低作為疲勞破壞的標(biāo)準(zhǔn)。通過采用葉片危險(xiǎn)截面所布置的應(yīng)變片采集的數(shù)據(jù)觀察葉片結(jié)構(gòu)在疲勞載荷作用下的應(yīng)變變化情況。可有助于發(fā)現(xiàn)及判斷葉片損傷情況以及結(jié)構(gòu)剛度變化情況。

　　此外還可以通過采用目測(cè)和敲擊的方式對(duì)葉片表面、內(nèi)部均進(jìn)行檢查。

　　我們的結(jié)論就是葉片全尺寸疲勞試驗(yàn)是檢測(cè)葉片抗疲勞損傷性能的重要手段。通過開展全尺寸疲勞試驗(yàn)，可以掌握葉片疲勞耐久性能，了解葉片損傷分布，有助于闡明風(fēng)電葉片疲勞損傷破壞機(jī)理。采取不同的加載方式將影響試驗(yàn)與檢測(cè)結(jié)果，因此方案的制定，要根據(jù)設(shè)備、成本、周期、試驗(yàn)?zāi)慷玫染唧w因素綜合考慮。有效的解決溫度對(duì)于疲勞試驗(yàn)的影響，將大大增加檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。