連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團有限公司武莉萍/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)連眾檢測中心，我負責(zé)材料，包括葉片巡視實驗的。我今天匯報的材料葉片測試相關(guān)的問題。

　　在風(fēng)電機組中,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、制造、運行的共同關(guān)注的一項重要內(nèi)容。在風(fēng)電葉片設(shè)計中，一般要求風(fēng)電葉片能滿足20年的使用壽命。風(fēng)電機組在非定常載荷作用下的運行特性使其易發(fā)生疲勞損壞，嚴重影響風(fēng)電機組安全運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算得到。因此只有進行全尺寸葉片的疲勞測試才能提供對設(shè)計的可靠確認。通過測試，可以將測試數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)比較，以掌握葉片的疲勞性能，從而進行優(yōu)化與改性。

　　連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團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)合材料集團有限公司檢測中心隸屬于連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團有限公司,成立于2005年,原葉片事業(yè)部實驗室,于2009年正式成立為檢測中心。檢測中心現(xiàn)有固定資產(chǎn)總額約2783萬元，占地面積7265平方米，其中試驗場地7557平方米。經(jīng)過多次發(fā)展改造，現(xiàn)已基本建成了一個能對樹脂、玻纖、涂料、葉片等進行專業(yè)檢測的檢測中心。本檢測中心在公司技術(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)負責(zé)人（領(lǐng)域技術(shù)負責(zé)人）及質(zhì)量負責(zé)人；檢測中心下分為管罐材料檢測室、葉片材料檢測室、葉片檢測室3個職能部門。

　　本檢測中心各項規(guī)章制度健全，有明確的崗位責(zé)任制和完善的管理體系。本檢測中心對影響檢測質(zhì)量的因素進行有效的控制，確保檢測質(zhì)量。本檢測中心還將本著“嚴謹、規(guī)范、高效、協(xié)作”的原則和對客戶及社會高度負責(zé)的精神，及時向客戶提供科學(xué)、公正、準確的檢測報告。

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

　　本中心目前所采用的疲勞加載方式為單點加載方式。通過剛度、應(yīng)變等監(jiān)控觀察葉片損傷情況，并通過達到規(guī)定加載循環(huán)次數(shù)后的各項相關(guān)檢查，判斷是否損壞以及損壞程度。疲勞試驗載荷包括平均載荷和周期載荷。周期載荷通過采用電機驅(qū)動減速裝置，帶動偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)，以某一頻率的激勵風(fēng)輪葉片，產(chǎn)生試驗所需的、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)量夾具進行施加。

　　風(fēng)電葉片進行疲勞加載試驗時，根部通過若干個高強度螺栓固定在加載基座上。在加載點位置安裝一個疲勞加載系統(tǒng)，該系統(tǒng)由偏心塊、電動機、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)動裝置，葉片振幅的測量通過激光測距儀完成，葉片表面按照大綱要求布置應(yīng)變片，使用動態(tài)應(yīng)變儀全程采集。

　　我們的實驗設(shè)備包括有加載系統(tǒng)電機驅(qū)動減速裝置，帶動偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)，以某一頻率的激勵風(fēng)輪葉片，產(chǎn)生試驗所需的、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)葉片在試驗過程中的撓度變化，直接反應(yīng)葉片的剛度變化。

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

　　試驗前需要對載荷進行標(biāo)定，通過對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)計載荷，確定葉片所應(yīng)達到的應(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)計要求。為了準確把握葉片在所要求的設(shè)計疲勞載荷作用下的損傷情況，應(yīng)保證大部分區(qū)域所承受的試驗載荷與設(shè)計要求一致。但事實上，由于加載裝置的限制，這一點很難實現(xiàn)。本中心采用單點加載方式，只能保障葉片部分截面試驗載荷與設(shè)計載荷相同或相近。

　　我們做了葉片固有頻率對葉片疲勞是影響：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)動下葉片振幅的變化曲線，當(dāng)加載頻率為0.85HZ時，小于葉片的固有頻率，此時葉片穩(wěn)定狀態(tài)時的振幅較小，約為170mm,當(dāng)加載頻率為0.98Ｈz時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認為兩者發(fā)生共振現(xiàn)象，基本能滿足疲勞加載試驗的要求，當(dāng)繼續(xù)增大驅(qū)動頻率達到1.1HZ時，由于共振頻率偏離較大，振幅顯得絮亂。由于疲勞葉片試驗周期較長，受季節(jié)、晝夜溫差及其他環(huán)境因素的影響，葉片試驗處在變化的溫度環(huán)境下。因此溫度對疲勞試驗具有很大影響。

　　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，會引起葉片剛度較大的變化。

　　實驗結(jié)果評價：玻璃鋼材料疲勞過程是一個蒙皮剝離。基體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，通常以10%-15%的剛度降低作為疲勞破壞的標(biāo)準。通過采用葉片危險截面所布置的應(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和敲擊的方式對葉片表面、內(nèi)部均進行檢查。

　　我們的結(jié)論就是葉片全尺寸疲勞試驗是檢測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，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理。采取不同的加載方式將影響試驗與檢測結(jié)果，因此方案的制定，要根據(jù)設(shè)備、成本、周期、試驗?zāi)慷玫染唧w因素綜合考慮。有效的解決溫度對于疲勞試驗的影響，將大大增加檢測試驗結(jié)果的準確性。