隨著全球風電的發(fā)展，早期安裝的風力發(fā)電機組陸續(xù)面臨壽命到期的情況，2025年之后，我國每年也將有10000臺以上的機組面臨是否退役更換新機的抉擇。但在做選擇之前，決策者有諸多問題需要得到答案，包括如何確定這些機組還能不能繼續(xù)使用，需要對它們進行哪些改造，改造后能否保證安全以及還能用多久。
國際上對于機組延壽的研究已進入實質階段，國際能源署（IEA）于2019年啟動了延壽課題（Wind Task 42），IEC 61400-28延壽標準也在制定當中。鑒衡是參與該標準與課題研究的主要中國機構之一，期望通過國際性的研究合作，給出評估即將到期風力發(fā)電機組的剩余可用壽命、制定壽命延長期間的檢查方法。近日，鑒衡發(fā)布《風力發(fā)電機組延壽技術規(guī)范》，較為全面地給出了具體項目中在制定風力發(fā)電機組延壽可行性和延壽方案時的工作方法，明確了需要開展工作的范疇和關注點。為了進一步加深行業(yè)對延壽的了解，鑒衡將針對延壽技術的各個關鍵模塊開展專題討論，包括：延壽的檢查、外部條件的分析、運行狀態(tài)的分析、模型建立方法、壽命計算方法、延壽與技改等。
今日帶大家認識風力發(fā)電機組延壽關鍵部件——葉片的檢查，趕快來了解一下↓
葉片檢查的重要性：
作為機組的關鍵部件之一，葉片狀態(tài)的好壞很大程度上決定了機組壽命到期的處理方式。
由于葉片運行環(huán)境十分惡劣，空氣中各種介質每時每刻都在侵蝕著葉片，高溫低溫、雷電、冰雹、雨雪、沙塵隨時都有可能對葉片產生危害，輕則影響氣動性能，重則影響結構安全。而葉片正常定期維護維修的費用僅為單臺風機發(fā)電收益的3%左右，只要對葉片進行及時檢查和維修，就可以以換來穩(wěn)定的發(fā)電收益，把損失和風險降低至最小。因此，若期望機組繼續(xù)服役或技改后再服役運行，需要對葉片進行檢查，判斷其是否具備繼續(xù)服役或技改后再服役的條件。
葉片檢查的方法
目前業(yè)內常見的葉片檢查方法有目視檢查、內窺機器人檢查、無人機檢查和超聲檢查。
葉片目視檢查：檢查人員對葉片外部近距離檢查，同時進入葉片內部，通過橡膠錘敲擊和目測相結合的方法進行檢查，并測量葉片各個接閃器的電阻。目視檢查的優(yōu)點是可以與測試避雷系統(tǒng)電阻一并進行，簡單，經(jīng)濟；但檢查結果依賴于檢查人員自身的能力、情緒、身體狀態(tài)等影響，檢測效率較低。
圖1 葉片目視檢查
葉片內窺機器人檢查：對于葉片內部人力不可及的范圍，會使用專用的內窺機器人代替人工對葉片內部質量、粘接質量和避雷組件的固定情況進行近距離檢查。內窺機器人檢查可以進入人力不可及區(qū)域（狹小區(qū)域）的外觀缺陷進行檢查；但其受葉片角度、障礙物（如結構膠膠瘤、避雷導線）等因素制約，部分區(qū)域無法行進，行業(yè)應用并不普遍。
圖2 葉片內窺機器人檢查
葉片無人機檢查：檢查人員利用無人機代替人工對葉片外部進行檢查。無人機可以代替人力對葉片外部進行高效率的檢查，不依賴檢查人員自身的素質；近年來無人機巡檢業(yè)務發(fā)展迅速，但具有自動巡航控制系統(tǒng)的無人機設備價格高企，且目前僅能檢查葉片外部，不具備測試電阻的功能，需要配合人工測試電阻，相對于目視檢查，增加了檢測費用。
圖3 葉片無人機檢查
葉片超聲檢查：檢查人員利用超聲波探傷儀對葉片的粘接質量進行檢測。超聲探傷儀可以對人力不可及區(qū)域（狹小區(qū)域）的粘接質量進行檢查；但受介質制約，無法對含有芯材的后緣粘接區(qū)域進行檢查，同時由于涉及到多點測試，在空中的檢查效率較低。
圖4 葉片超聲檢查
四種檢查方法各有利弊，適用不同場景下的檢查需要。隨著科技的進步，制造者和使用者對質量認知的不斷提升，葉片的檢查方式已經(jīng)由常規(guī)的目視檢查逐漸向儀器檢查過渡。
葉片檢查檢查結果與葉片延壽判定
涂層剝落：會加速葉片結構層老化，長時間不處理會導致葉片結構層損傷及分層，降低葉片使用壽命。
結構層褶皺缺陷：褶皺帶來結構層角度的偏移，降低結構層強度，隨著葉片的運行，會導致褶皺區(qū)域結構層進一步分層或裂紋，降低葉片使用壽命，嚴重時可導致葉片提前退役。
葉根螺栓出現(xiàn)裂紋或缺失：此損傷會導致其他螺栓受力不均，承受的載荷超過設計載荷，隨著葉片的運行，其他螺栓可能會相繼斷裂，如發(fā)現(xiàn)不及時，葉片有從輪轂上脫落至地面的風險，同時也影響了機組的安全運行。
葉片內外表層的開裂和分層：當結構層出現(xiàn)開裂及分層時，相對于其他正常的區(qū)域，缺陷區(qū)域成為了最薄弱區(qū)域，當最薄弱的區(qū)域發(fā)生破壞時，隨著葉片的運行會逐漸向周邊擴展，降低葉片的使用壽命。
葉片避雷系統(tǒng)斷線，電阻過大等問題：降低葉片防雷性能，一旦發(fā)生雷擊，可能嚴重影響葉片的正常使用。
通過以上檢查結果，可對缺陷的嚴重程度進行判斷，并對葉片的處理建議提出合理的推斷。對于不可修復的缺陷，在機組延壽期間，應適當減小剩余可用壽命及延壽期間的檢查時間間隔；對于可以修復的缺陷，在不能及時修復且未停機繼續(xù)運行的情況下，同樣應縮短檢查時間間隔，防止損傷區(qū)域的損傷程度從可修復轉化為不可修復，加劇風場的經(jīng)濟損失。
近年來，鑒衡共完成80多個風場、5000多臺風電機組的葉片檢查，不僅幫助業(yè)主排除了大量安全隱患，還將葉片檢查中積累的豐富經(jīng)驗和數(shù)據(jù)融合進延壽方法的制定中，在我國風電延壽需求高峰期到來前，《風力發(fā)電機組延壽技術規(guī)范》從技術角度填補了機組壽命分析和延壽方案制定的工作方法空白。但延壽涉及機組的眾多部件，特別是我國早期的風電場或多或少存在資料缺失情況，這給機組的壽命評估帶來了挑戰(zhàn)，為此鑒衡將組織國內專家進一步探討完整的延壽評估方法的建立，為即將到來的批量機組延壽做準備。
點擊下載延壽技術規(guī)范全文：https://mp.weixin.qq.com/s/Pzbn7hLK9yfEH_1-W5y5tg
供稿：鑒衡認證? 李東、鄒文堯、符鵬程、李煌、丁一萌
