摘要：裂缝检测
近年来，风电作为清洁、可再生的能源在社会上受到了极大的关注，仅2020年度风电并网装机容量就达到了7237万千瓦，在新能源中增长率最大。在风、电转化过程中，风机叶片扮演着捕获风能的重要角。因长期承受风力、旋转产生的不断变化的力，叶片可能会产生裂纹型缺陷。此外，叶片还会因为雨水、风沙的侵蚀产生腐蚀型缺陷。缺陷在形成之后，会随着时间推移逐渐扩大，影响发电效率，甚至发生叶片断裂等安全事故。为避免此类事件发生，风电场需要定期对风机叶片表面缺陷进行检测。传统检测采用人工高倍望远镜观察的方式，不仅效率低下，且漏报率较高。有时还要停机观察和确认，严重影响了风机发电效益，因此利用人工智能技术提升检测的水平非常必要。本文主要分析风电机组叶片损伤检测技术研究与进展。 关键词：风电机组；叶片损伤检测；进展
引言
风能作为清洁能源，风电在近几年实现高速发展，风力发电机容量快速增加、装机规模不断
扩大。但伴随着风电行业的快速发展，风机的故障问题日益凸显，因此对风电机组的各部分进行状态监测和故障诊断是十分必要的。叶片长期工作在复杂的露天环境中，很容易发生故障，造成人员安全事故和巨大的经济损失。因此对风机叶片的故障状态进行检测具有重要意义。
1、增压风机的工作原理
增压风机是用于抵抗烟气阻力，将烟气传输进入至脱硫程序使锅炉引风机出口压力水平稳定的设备。由于锅炉系统增加了脱硫装置，由于脱硫装置的运行中，烟气脱硫的阻力十分大，引风机很难控制这种较大的烟气阻力，所以会安装增压风机减轻引风机的工作压力，克服烟气阻力。所以锅炉需要增设增压风机作为辅助工具，以帮助一风机对抗烟气阻力。增压风机其工作原理主要是通过联轴器获得转动，进一步帮助主动轴进行转动。此时增压风机的主要动力齿轮开始工作，主要动力齿轮带动从动齿轮进行转动，在齿轮的旋转运作中，增压风机的机壳与转子之间会存在一定空间位置，这里能够进入外部的空气。当气体通过气口进入增压风机的机壳与转子之间时，气体在被转动的齿轮压力影响下，推送到出气口的位置。此时另外的转轮开始进行下一步工作，与前面的转轮继续旋转压缩，此时的 空间中再次进入新的气体，随着转轮的运作再次被推送到出气口的位置被排出。增压风机在这样反复循环的工作中进行连续性的运作，从而带动与引导烟气，进一步达到对烟气脱硫装置的鼓风作用。
2、风机叶片裂缝检测
叶片裂纹检测有2个方面：一是通过目测叶片各点的平均反射率和主应力来确定环境风扇压力的变化；二是根据得到的多个参考值进行融合处理后得到新的数据。传统方法中最基本、应用最广泛的是基于人工神经网络分类算法，对振动信息的特性进行提取、分析和计算，得到叶片撕裂的图像。但是，这种方法有很多缺点：首先，它需要大量的实验样本、训练集和测试时间。其次，到处都使用相同的材料。由于叶片的不同参数随叶片不同而不同，在保持叶片裂纹特性的最新情况下，必须进行必要的预处理以提高测试结果的准确性和可靠性。首先，通过合适的算法收集和计算传感器所需的信息，得到每个小参考阈值对应的每个数据点的合适位置函数。然后通过特殊的过程得到一系列的初始化数据点，分为叶尖边缘区域、叶尖附近区域和叶尖特征、分支区域中的叶片裂纹两部分。叶片裂纹是风扇叶栅上的一个非线性区域。在现有技术中，由于叶片材料的性能和制造工艺的影响，会
不同程度地造成超前现象。在实际运行中，风力发电机一般不考虑空气摩擦和机械振动等外部因素。当风速超过一定值时，会产生更多的离心力。如果忽视这种现象，螺旋桨末端声音的有效传递就会降低，影响桨叶的正常运行。
3、原因分析及处理
在第一起风机出力受限事件中，关节轴承卡涩导致推动指示轴动作的指示齿轮动作受限，进而使得双面齿条及定位轴无法左、右方向自由活动。当需要风机出力增加而使液压缸向左移动时，由于液压缸与定位轴锁紧，液压缸与定位轴和双面齿条具有同向左运动的趋势。指示齿轮由于不能自由转动，带动液压机构头部及主轴受到水平向右的拉力。同时由于主轴法兰盘固定在轮毂上，使主轴无法水平方向移动。长此以往，在主轴最薄弱处将产生集中应力，反复受力后发生断裂。而此次断裂的位置接近轴系末端，一方面主轴在此位置受到向右的拉力，一方面液压机构头部会由于晃动而产生一定的切向力，这两方面的综合作用导致该位置断裂。故障设备拆除后，紧急采购新的液压缸并安排更换后再次试运，设备恢复正常并安全运行至今。
4、人机界面设计
该人机交互界面采用EasyBuilderPro编程软件进行触摸屏编程，实现操作人员与设备之间人机交互系统。通过PLC、触摸屏和嵌入式组态软件等技术，组态界面的用户窗口中设有运行窗口、密码输入、系统参数、报警窗口、规格配方、通信异常等，降低了工人使用的操作难度，设备状态监控更为完备，人机交互更友好。由于风力叶片型号尺寸种类较多，铺设参数复杂，可以通过系统设置界面按照工艺要求进行铺布速度设置与调整、补偿系数设置、工艺配方的编辑与下载等。而通过运行画面可以对工作模式状态显示、实时反馈当前参数、控制装置回参考点、动作完成指示。手动画面可以对设备运行状态进行调整与电气柜上按钮调整功能一致。报警记录窗口根据时间日期对报警对象、报警类型、报警描述等实时显示、定期储存。铺层系统人机界面设计完成后，需将PC端与触摸屏连接、匹配、烧录界面，然后PLC与触摸屏采用串口通信，建立实时数据库与设备通道连接，实现人机界面与下位机数据交换。人机界面将控制指令发送给下位机，按照已设定的程序进行铺层工艺操作，同时下位机将反馈到的位置、速度等数据传送给上位机界面，通过上位机界面对设备运行状况进行实时监控显示。
5、叶片结构损伤维护
在日常巡检中，当发现叶片出现异常时，应及时停机，做进一步的检查，防止叶片损伤区域进一步扩展，增大维修成本。针对叶片开裂问题，及时的维修能够降低操作难度，确保维修后叶片强度不降低。叶片内腔结构胶、壳体的开裂问题，通过维修人员进入叶片内腔将开裂处缺陷打磨去除，重新恢复铺层或填补结构胶，加热固化后可恢复机组运行。叶片外表面的开裂问题，需要使用操作平台至缺陷处，对开裂区域进行相应的维修。当叶片开裂长度超过2~3m时，不仅会增大维修难度，维修处除涉及壳体铺层，可能还需要对芯材进行维修，维修后叶片强度可能会有一定程度的降低。针对壳体表面裂纹，维修时首先需检查裂纹处于表面涂层、还是属于结构层的裂纹，叶片玻璃钢外表面包覆有聚氨酯腻子、油漆保护玻璃钢免受紫外线的侵蚀，如果腻子厚度过大，在外界条件作用下表面会出现裂纹，当裂纹仅为涂层裂纹时，仅对玻璃钢表面的涂层进行修理即可。
结束语
通过对这几起动叶可调式轴流引风机异常事件分析，进一步加深了对该类型风机设备结构及工作原理的了解，有助于及时准确判断设备异常状态的原因，以及采取正确的日常检查维护和应急处置措施，为将这类事故隐患消除在萌芽状态、防止事故扩大，以及确保机组的安全稳定运行提供了保障。
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