為什么要定期維護(hù)風(fēng)機(jī)葉片

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風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。葉片工作在高空，環(huán)境十分惡劣，空氣中各種介質(zhì)幾乎每時(shí)每刻都在侵蝕著葉片, 春夏秋冬、酷暑嚴(yán)寒、雷電、冰雹、雨雪、沙塵隨時(shí)都有可能對(duì)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生危害，隱患每天都有可能演變成事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電場(chǎng)的事故多發(fā)期多是在盛風(fēng)發(fā)電期，而由葉片產(chǎn)生的事故要占到事故的三分之一，葉片發(fā)生事故電場(chǎng)必須停止發(fā)電，開始搶修，嚴(yán)重的還必須更換葉片，這必將導(dǎo)致高額的維修費(fèi)用，也給風(fēng)電場(chǎng)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。在我國(guó)風(fēng)電開發(fā)還處于一個(gè)發(fā)展階段，風(fēng)場(chǎng)管理和配套服務(wù)機(jī)制尚不完善，尤其是風(fēng)電企業(yè)對(duì)葉片的維護(hù)還沒有引起充分認(rèn)識(shí)，投入嚴(yán)重不足，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)存在許多隱患，隨時(shí)都會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的事故，直接影響到風(fēng)電場(chǎng)的送電和經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)查和有關(guān)數(shù)據(jù)分析，并參閱了許多國(guó)外風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的日常維護(hù)的必要性有了更深刻的了解。我們認(rèn)為，建立良好的葉片正常維護(hù)制度是保證風(fēng)電場(chǎng)效益的基礎(chǔ)，以少量的投入避免巨大的損失、換取最佳經(jīng)濟(jì)效益的最好方式。
下面我們從幾個(gè)側(cè)面來分析葉片產(chǎn)生問題的原因及解決辦法：
一、葉片產(chǎn)生問題的原因
我們將從四個(gè)方面討論葉片產(chǎn)生問題的主要原因：即設(shè)計(jì)不完善、生產(chǎn)缺陷、自然原因和運(yùn)行不當(dāng)。

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

1.1.1管理層要求降低成本的壓力
    生產(chǎn)廠家管理層片面追求利潤(rùn)，設(shè)計(jì)部門經(jīng)常會(huì)受到來自管理層的壓力，要求他們?cè)O(shè)計(jì)成本低廉的部件，以便使企業(yè)有更大的利潤(rùn)空間。面對(duì)來自管理層的壓力，設(shè)計(jì)部門有時(shí)不得不做出妥協(xié)，比如，減小葉片的葉根直徑的方式來減少輪轂和葉片的成本，但是葉根尺寸減小后會(huì)導(dǎo)致葉片強(qiáng)度不夠，再例如選擇質(zhì)量不佳但價(jià)格便宜的原材料，這往往導(dǎo)致葉片出現(xiàn)致命的缺陷。

1.1.2  未經(jīng)設(shè)計(jì)者批準(zhǔn)就改變生產(chǎn)工藝
    在葉片生產(chǎn)加工過程中，有時(shí)候生產(chǎn)部門未經(jīng)設(shè)計(jì)部門批準(zhǔn)就私自修改工藝，這樣會(huì)破壞葉片的整體性能。

1.1.3  生產(chǎn)部門和設(shè)計(jì)部門缺乏溝通
有時(shí)，設(shè)計(jì)部門的某項(xiàng)設(shè)計(jì)旨在降低葉片的成本、重量或?yàn)榱碎_發(fā)一種新產(chǎn)品，他們將這些設(shè)計(jì)構(gòu)想寄希望于生產(chǎn)部門，但實(shí)際上這些設(shè)計(jì)在工藝上是很難保證的，如果設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)者之間缺乏必要的溝通，缺乏團(tuán)隊(duì)精神，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)問題。
  
1.1.4  極限設(shè)計(jì)
      葉片的設(shè)計(jì)要考慮到機(jī)組其他部件的要求與配合，例如，塔架與葉片的間距通常是設(shè)計(jì)葉片強(qiáng)度需要考慮的一個(gè)原因，主軸和軸承的尺寸也會(huì)對(duì)葉片的重量提出要求，如果這些參數(shù)考慮不周就會(huì)使葉片設(shè)計(jì)到達(dá)極限值。

1.1.5  安全余量降低
    在葉片設(shè)計(jì)的任何一個(gè)階段中，實(shí)際運(yùn)行載荷和靜態(tài)載荷總是很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)不當(dāng)就會(huì)降低運(yùn)行載荷的安全余量，這樣設(shè)計(jì)參數(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品因?yàn)榻档桶踩嗔亢苋菀讚p毀。

1.2 生產(chǎn)

1.2.1  使用不合格的材料
    為降低成本，生產(chǎn)廠家會(huì)尋求更便宜的膠衣、樹脂或纖維，如果這些材料不符合葉片的設(shè)計(jì)要求，這會(huì)導(dǎo)致葉片很快失效。

1.2.2  不嚴(yán)格的質(zhì)量控制
    生產(chǎn)過程中缺乏質(zhì)量控制是導(dǎo)致葉片出現(xiàn)問題的主要原因之一。在生產(chǎn)過程中必須在關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn)，只有通過了該工序的質(zhì)量檢驗(yàn)，生產(chǎn)加工才能繼續(xù)。如果忽略了或者不存在這些檢驗(yàn)點(diǎn)，生產(chǎn)工藝很難保證，就會(huì)存在質(zhì)量問題。生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢驗(yàn)和出廠產(chǎn)品的測(cè)試檢驗(yàn)是質(zhì)量控制體系的一個(gè)重要組成部分，生產(chǎn)廠家要保證對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)，避免把有缺陷的葉片發(fā)給客戶。例如，2008年3月蘇司蘭公司將要花費(fèi)0.25億美元修復(fù)在美國(guó)發(fā)現(xiàn)的出現(xiàn)裂紋的葉片，修復(fù)工作將超過6個(gè)月。

1.2.3  擅自修改生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)者決定改變工藝時(shí)，必須按正常程序得到設(shè)計(jì)部門的批準(zhǔn)，并得到質(zhì)量驗(yàn)證，擅自修改工藝會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

1.2.4  生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜很難產(chǎn)生質(zhì)量一致的產(chǎn)品
    如果生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜，很難批量生產(chǎn)出質(zhì)量一致的產(chǎn)品。

1.3自然原因

1.3.1  雷擊
    遭受雷擊是葉片毀壞的主要原因之一。如果避雷系統(tǒng)工作不正常，當(dāng)雷擊擊中一個(gè)葉片時(shí)，電流將會(huì)直接傳遞給發(fā)電機(jī)。如果葉片有砂眼下雨時(shí)就會(huì)積水，在受到雷擊的時(shí)候這些水分會(huì)瞬間蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽壓力會(huì)使葉片爆炸或裂開，這對(duì)機(jī)組來說是災(zāi)難性的、致命的。我們雖然無(wú)法控制雷擊這種自然現(xiàn)象，但是如果經(jīng)常檢查葉片防雷系統(tǒng)，修復(fù)有問題的避雷系統(tǒng)，將葉尖的排水孔里的雜質(zhì)清理干凈，就能最大限度的保護(hù)葉片，減少葉片遭受雷擊。

1.3.2  空氣中的顆粒
    由于葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，它不可避免會(huì)與空氣中的顆粒產(chǎn)生摩擦和撞擊。在許多情況下,葉片的葉尖速度超過70m/S，在這個(gè)速度下，空氣中的顆粒會(huì)導(dǎo)致前緣磨損，前緣粘合會(huì)因此開裂。即使不是結(jié)構(gòu)性損壞，前緣磨損也會(huì)造成很大的發(fā)電損失。

1.3.3  高速風(fēng)、剪切風(fēng)、惡劣氣候
  通常隨著風(fēng)速增加，葉片順槳，當(dāng)風(fēng)速超過額定值時(shí)，葉片順槳直至機(jī)組完全停止。強(qiáng)的剪切風(fēng)或大的陣風(fēng)可以將葉片載荷超過其設(shè)計(jì)載荷，即使葉片處在靜態(tài)狀態(tài)，也會(huì)損壞葉片。暴雨、雷電、暴風(fēng)雪、冰雹、颶風(fēng)、寒潮等惡劣氣候都可能會(huì)給葉片造成損壞，2008年1月30日加拿大安大略省的一臺(tái)GE生產(chǎn)的1.5MW風(fēng)機(jī)葉片就在遭到暴風(fēng)雪時(shí)突然損壞，據(jù)初步判斷與產(chǎn)品本身的質(zhì)量有關(guān)。

1.3.4  疲勞壽命
    如果生產(chǎn)的葉片疲勞壽命實(shí)驗(yàn)值達(dá)到了其設(shè)計(jì)要求，說明葉片抗疲勞性能良好，這是葉片很關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)。

1.4 運(yùn)行和維護(hù)不當(dāng)

1.4.1  超額定功率運(yùn)行
許多風(fēng)機(jī)操作者操作風(fēng)機(jī)，讓機(jī)組在超高風(fēng)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣做短時(shí)間帶來很大的好處是產(chǎn)生的功率大幅增加，但是導(dǎo)致的結(jié)果是機(jī)組超功率運(yùn)行，葉片開始出現(xiàn)早期失效。

1.4.2  失控
    當(dāng)機(jī)器變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障，機(jī)器上的剎車系統(tǒng)不會(huì)使葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片出現(xiàn)失控，會(huì)繼續(xù)快速旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致葉片被拋出，造成風(fēng)機(jī)災(zāi)難性事故。例如，2008年1月位于丹麥哥特蘭島的一套風(fēng)機(jī)機(jī)組葉片脫落，葉片飛離機(jī)組40米遠(yuǎn)，所幸沒有造成人員傷亡。同年2月丹麥SIDINGE村莊的一套風(fēng)機(jī)葉片被拋出100多米遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民正在田間勞動(dòng)，引起了一片恐慌。

1.4.3  缺少預(yù)防性維護(hù)
    這是本文要討論的主要問題。對(duì)葉片的周期性、預(yù)防性維護(hù)對(duì)保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用，花少些的時(shí)間和費(fèi)用及時(shí)維護(hù)，或?qū)Πl(fā)現(xiàn)的初期問題苗頭進(jìn)行維修，可以避免日后高額的維修費(fèi)用、減少停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

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小藍(lán)

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