[发明专利]一种用于在役高空风电叶片损伤修复的灌胶体积预测方法

说明书

一种用于在役高空风电叶片损伤修复的灌胶体积预测方法，具体包括制备带预制裂纹的玻璃纤维样条并进行拉伸破坏测试，根据样条出现损伤时的应变变化率(预制裂纹样条应变与无裂纹样条应变之比)以及预制裂纹样条的损伤占比(裂纹长度与样条宽度之比)建立玻璃纤维复合材料风电叶片损伤与应变间的关联机制。利用表面粘贴式布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变监测系统进行在役叶片应变监测，当监测到长时间异常应变时，由异常应变，根据损伤与应变关联机制，得到叶片损伤占比，再根据被测位置厚度与损伤面积，得到损伤范围，从而精准预测灌胶修复所需树脂胶体积，为风电叶片的灌胶修复提供重要指导。

技术领域

本发明涉及到风力发电领域，尤其涉及到在役高空风电叶片损伤修复的灌胶体积预测方法。

背景技术

大型风电叶片目前制作工艺都是通过人工铺层及合模，难以避免的在制作过程中出现微小缺陷，在其服役过程中由于所处环境恶劣，砂石、暴风、强降雨降雪会内部导致微小缺陷扩展，使得叶片内部产生层间脱粘损伤，影响其运行状态。

光纤光栅应变监测是常用的在役叶片的健康监测方法，光栅受到应力时，波长就会发生变化，波长的变化量与应力的变化量成正比关系，光纤光栅应变传感器通过监测波长变化算出叶片的应变量，当应变量出现异常时说明叶片出现了损伤。

叶片出现层间脱粘损伤时，需要对其进行灌胶修复。然而在役叶片一般距地面超过70m，灌胶修复需要维修工人将树脂胶通过塔架内部电梯运送至轮毂，具体的灌胶体积一般需要维修工人预估，若运送胶体不足，无法满足修复要求，若运送胶体过多，会增加高空运送工作量，提高维修成本。因此，对灌胶修复进行精准的量化指导是风电叶片损伤修复的迫切需求。

发明内容

(一)发明目的

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于在役高空风电叶片损伤修复的灌胶体积预测方法，通过建立玻璃纤维复合材料风电叶片损伤与应变间的关联机制，精准预测灌胶修复体积，指导叶片灌胶修复过程。

(二)技术方案

步骤1：制备带预制裂纹的玻璃纤维样条，对样条进行拉伸破坏测试，建立玻璃纤维复合材料风电叶片损伤与应变间的关联机制；

步骤2：利用FBG应变监测系统，实时监测在役风电叶片应变情况；

步骤3：当监测到长时间异常应变时，根据损伤与应变的关联机制，预测灌胶体积，对叶片损伤进行修复。

进一步地，所述制备带预制裂纹的玻璃纤维样条，具体步骤如下：

基于RTM成型工艺制备玻璃纤维样条，玻璃纤维束方向与拉伸方向平行；

预制裂纹位于样条中部，垂直于拉伸方向；

样条两端粘接上加强片、下加强片，用于拉伸仪夹持。

进一步地，所述拉伸破坏测试具体步骤如下：

拉伸应变测试仪上夹头、下夹头夹持住样条上的加强片；

引伸计夹持样条中部，用于测试样条拉伸过程应变；

进一步地，所述建立玻璃纤维复合材料风电叶片损伤与应变间的关联机制，其具体步骤如下：

记录不同预制裂纹长度样条出现损伤裂纹扩展时对应的应变值；

计算出现损伤时预制裂纹样条应变值与无裂纹样条应变值之比为应变变化率；

计算预制裂纹长度与样条宽度之比得出损伤占比；

根据应变变化率及与其对应的损伤占比，建立二者之间的关联机制。

进一步地，所述利用FBG应变监测系统，实时监测在役风电叶片应变情况，其具体步骤如下：