[发明专利]一种风力机叶片壳体与腹板粘接缺陷的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械行业风力发电技术领域，尤其涉及一种风力机叶片壳体与腹板粘接缺陷的无损检测方法。

背景技术

随着风力发电机单机功率的不断提高，风电叶片也越来越大，伴随的材料、工艺水平和质量可靠性要求也越来越高。复合材料以其高的比强度、比刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性在风力机叶片中获得广泛的应用。由于影响复合材料结构完整性的因素比较多，许多工艺参数的微小差异都会导致其产生缺陷，使得产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严重影响叶片的机械性能和完整性。风力机叶片设计需要满足20年的工作寿命，缺陷的存在会在叶片运行过程中复杂交变载荷的影响下进一步扩展，造成局部薄弱区，并最终降低叶片的工作寿命。由于风力机叶片结构及运行情况的特殊性，需要对风力机叶片内部缺陷情况通过无损检测的方式进行发现，以确保产品质量，满足设计和使用要求。

无损测试主要包括超声检测、射线检测、红外热成像检测、声发射检测、激光错位散斑干涉检测等，各种无损测试方式广泛应用于金属材料，各自有其自身的优势。由于风力机叶片尺寸较大，风力机叶片材料具有高衰减性，对热的传导性差，所以在风力机叶片上开展无损检测的效果相比金属材料而言，在信号穿透力、信号干扰方面具有很大不同，再加上风力机叶片内部结构较复杂，所以目前对缺陷信号的识别并没有成熟的识别方法。

目前大型风力机叶片大多采用组装方式制造，在叶片外壳与内部腹板分别制作完成的基础上，通过结构胶连接，合模固化后制成整体叶片。在实际制作中，由于工艺等方面的因素，在壳体与腹板本应连接的位置，可能发生缺胶的质量缺陷问题。风力机叶片大梁是风电叶片中最主要的承力部件，壳体与腹板缺胶的质量问题直接影响着风力机叶片的运行安全。因此，在叶片生产过程中、制造完成后，乃至机组运行过程中，对上述缺陷进行无损探测与评判，具有十分重要的意义。

本专利所提供方法，就是针对风力机叶片壳体与腹板粘接缺陷的无损检测与判别需求所发明的，通过一套完整的测试准备、实施流程，识别风力机叶片壳体与腹板粘接处所存在的缺胶缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对风力机叶片壳体与腹板粘接的无损检测中，会出现内部结构复杂，各种信号穿透力差，干扰信号较多，缺乏缺陷判定准则的问题，需要有一种无损检测的方法，涵盖完整的风力机叶片无损检测准备工作，检测实施过程，缺陷判定准则，有效识别风力机叶片壳体与腹板粘接缺陷。

(二)技术方案

本发明提供了一种利用超声波探伤手段，对风力机叶片壳体与腹板的粘接情况进行无损检测的方法，能够有效地识别风力机叶片壳体与腹板粘接缺陷。其特征在于，该方法由以下几部分组成：检测准备工作；检测实施过程；缺陷判定准则。具体步骤如下：

1)针对所要检测的叶片，根据叶片实物与叶片设计资料，判断叶片壳体与腹板在不同位置的结构特征，包括结构尺寸与铺层情况。

2)分别在叶片的压力面和吸力面，对壳体与腹板相粘接的位置进行划线标记，所标记的范围将作为无损测试的评定范围。

3)根据步骤2)中划定位置的叶片材料情况，制作两块与划定位置叶片壳体玻璃钢材料一致的材料作为标准校准试块。该试块为长方体，长宽尺寸不小于探头尺寸，两块试块的厚度不同，分别为20mm和50mm。

4)根据所要测试部位的材料种类与结构厚度，以及所要达到的探测精度，初步选定超声探头的频率值，将该频率的探头作为测试探头。

5)将初步选定的探头在步骤3)中制作的校准试块上进行试测，根据测试结果，进行探头频率的优化选择，选择在探测精度、探测厚度上最符合要求的探头。

6)确定探头后，利用步骤3)中制作的校准试块，对已有的超声无损探伤仪器进行校准，得到针对所用设备、探头和材料准确的材料声速和探头延迟。

7)采用步骤6)中校准过的无损探伤仪器，在2)中所标识的风力机叶片范围内，进行扫查。为进行对照，也对标记范围外，单纯壳体部分进行扫查，作为评估时的参考。其评估判别理论如下；