[发明专利]大型风力机叶片内部缺陷深度的红外测量方法

说明书

本发明涉及风力发电机运行维护技术领域，同时也适用于其他树脂基复合材料的缺陷深度无损检测。其针对在大型风力机叶片缺陷深度检测中，无法通过直观的红外热像图确定缺陷深度的问题。该方法既保证测量精度，又能够被广泛应用。包括以下步骤：S1：用照射热源对风力机叶片表面进行持续加热；S2：NEC R300红外热像仪采集和保存叶片表面的实时热图序列；S3：提取缺陷位置表面温升曲线，整理成缺陷位置在深度方向各层的温升曲线族；S4：提取无缺陷位置表面温升曲线，将两温升曲线族进行相似度计算；S5‑S7：得出缺陷参考深度值；S8：判断深度值是否在特征区间。

技术领域

本发明涉及风力发电机运行维护技术领域，同时也适用于其他树脂基复合材料的缺陷深度无损检测。

背景技术

风能是一种重要的可再生能源，作为风力发电机的关键部件，风力机叶片对全部机组的安全性和可靠性具有重要影响。大型风力机叶片在加工、制备过程中不可避免地会在内部形成细小的缺陷，主要形式有分层、气孔、夹杂、褶皱等。由于风电叶片复合材料的特殊性，是非均匀介质，许多内在缺陷无法探测。目前，风电场技术人员对于叶片损伤程度的判断基本依赖目测和经验，精度低、发现晚。缺陷一经发现，通常已十分严重，其修复成本高、周期长、技术难度大、且会造成巨大停机损失。因此，研究大型风力机叶片早期缺陷检测技术对于延长叶片使用寿命、减少维护成本和停机损失具有十分重要的意义。

在外界足够大的交变应力作用下，不易检测的内部缺陷可能因为应力集中而引发裂纹，而随着裂纹的扩展，会突然发生断裂破坏，产生严重损伤。因此实现叶片内部缺陷检测是实现叶片缺陷早期检测的重要前提，而缺陷深度又是检测叶片内部缺陷的关键参数，因其能够体现内部缺陷的基本状态，表征内部缺陷的发展趋势。因此研究大型叶片内部缺陷深度检测技术对实现大型叶片缺陷早期检测，延长叶片使用寿命，减少运维成本和停机损失具有十分重要的意义。

红外检测具有实时检测、全局检测、非接触式检测等方面的特点，已经开始被应用到大型风力机叶片内部缺陷检测技术中。但由于风力机叶片厚度大，加热慢，常规的离线检测法(完成整个加热、降温过程后再进行数据分析的检测方法)耗时过长、过程复杂，且需要提前计算并设定好加热时间，否则无法确保能识别深层缺陷的深度，即便是浅层缺陷深度也需要很长的检测时间，通常适用于实验室环境下的试件检测，却不符合现场检测尤其是高空检测的作业要求。还有一些红外检测方法采用了简化和近似处理的深度计算公式，虽然在一定程度上节省了计算时间，但精度很低，适用性受限。因此，研究一种具有快速、高效、精准且能够适用于大型风力机叶片深层缺陷深度检测的红外检测方法具有十分巨大的研究意义和应用价值。

本发明提出了一种大型风力机叶片内部缺陷深度的红外测量方法，其基于风力机叶片热传递微分方程获取缺陷深度信息，并对缺陷计算公式进行自校正，检测结果不受叶片厚度限制，精度高，且实现叶片加热和深度实时检测同步进行，具有广泛的适用性。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种大型风力机叶片内部缺陷深度的红外测量方法，其针对在大型风力机叶片缺陷深度检测中，无法通过直观的红外热像图确定缺陷深度的问题。该方法既保证测量精度，又能够被广泛应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：

S1：用照射热源对风力机叶片表面进行持续加热；

S2：NEC R300红外热像仪采集和保存叶片表面的实时热图序列；

S3：提取缺陷位置表面温升曲线U(t)，利用公式及计算缺陷位置在不同k时刻，在第j层深度方向的温度值整理成缺陷位置在深度方向各层的温升曲线族

S4：提取无缺陷位置表面温升曲线S(t)，将S(t)与曲线族的各条曲线进行相似度计算；相似度计算公式为式中T代表最大测量时间，Ej代表相似度序列，代表缺陷位置深度方向第j层的温升曲线，S(t)代表无缺陷位置温升曲线，j＝1,2,…,n，n为定义最深层数；