摘要：风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展，风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的新能源之一。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组叶片发生断裂时，不仅会造成风力发电机组非计划停机，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。
本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机组叶片断裂后如何分析检查，在这个基础上对叶片断裂后风力发电机组应该做那些检查进行详细的阐述，包括引起叶片断裂的初步原因分析、叶片更换和现场监控及预防。通过对风力发电机组叶片断裂的分析，不仅对叶片运行维护提供很大的帮助，同时也给后续叶片排查工作提供了依据。
关键词：风力发电机组 叶片断裂 原因分析 叶片检查 叶片试验验证
一、绪论
风力发电机组叶片设计既要满足气动特性的要求，又要符合结构和所用材料的特征。叶尖部
分是发电的主要区域，采用厚度相对小的翼型；叶片根部载荷作用较大，结构强度占主导地位，因此在叶根部采用厚度相对大的翼型。
风力发电机组在发电过程中，桨叶的转速是随风速的变化而变化的。当阵风袭来，叶片受到短暂而频繁的冲击载荷会传递到传动链上的各个部件，使得各个部件也受到复杂交变载荷的冲击，对其工作寿命造成极大的影响，使风力发电机组在运行过程中出现各种故障，尤其是风轮以及与其刚性连接的主轴、齿轮箱、发电机等在交变载荷的作用下很容易出现故障。 二、叶片基本结构
目前叶片主要采用玻璃纤维增强材料制造，主要制造步骤如下：
2.1制造生产叶片的外型模具；
2.2按照生产工艺，布置玻璃纤维布、芯材和雷电保护装置以及生产部分预制件；
2.3真空导入树脂，固化后合模或整体灌注成型工艺成型，为叶片整体灌注成型（在模具内）；
2.4脱模、打磨、打孔、布置螺栓、喷漆等工艺；
叶片主要由主体、雷电保护、人孔盖板组、叶根螺栓组、刻度牌等组成。叶片结构基本可以分成三个部分：大梁—承载结构、蒙皮—气动结构和叶根—连接结构。大梁由梁帽和剪切腹板组成，梁帽由拉压强度很高的单向纤维复合材料制造，腹板是多向纤维复合材料和泡沫制成的夹层结构，大梁承受了叶片的绝大部分载荷；蒙皮与剪切腹板结构相同，用于构成叶片的气动外形；叶根由多向纤维复合材料制造，将大梁上的载荷均匀分散传递给叶根连接螺栓。
叶片常见的故障有叶片断裂、偏移、弯曲和疲劳失效等。风力发电机组所处环境比较恶劣，风轮叶片不能精确地对准风向而存在偏斜，长期运行时叶片表面因积灰、粘有昆虫尸体或结冰而起叶片受力不均，导致叶片整体重心偏移，当风速瞬时变化时，造成风力发电机组桨叶的振动、偏移、弯曲等。
1.
叶片断裂数据分析大型风力发电机组
风力发电机组叶片出现断裂现象时，风电机组振动传感器一般会报出X向或Y向振动大于设定值、风力发电机组故障、安全链动作等。风电场运维人员到现场检查发现风力发电机组叶片断裂，现场做好警戒隔离。风力发电机组叶片在发生系统或部件故障时一般均会启动安全链动作，使机组短时间内从运行状态变为停机状态，所以分析叶片失效原因，必须对风电机组故障停机前后的运行数据和瞬态数据进行全面、深入地分析。调取故障风力发电机组和邻近机组当天毫秒级SCADA数据及全场风力发电机组1min SCADA运行数据，对该失效叶片风力发电机组SCADA运行数据及失效时刻现场风资源及天气情况进行分析。风电机组运行数据分析主要包括机组故障文件、振动数据、偏航数据、变桨数据、驱动电机温度、风速-功率曲线数据等。同时查看风力发电机组控制系统说明书、安全链逻辑图、控制流程图等。
对风力发电机组叶片故障文件分析，故障时刻平均风速12.5m/s，风速急剧快速变化，风向角出现大波动，详见图1秒级数据和图2故障时风向。
图1 秒级数据
图2 故障时风向
检查故障发生前，振动值正常，均在0.02g以内，振动最大值出现在叶片故障时刻，最大值为0.12g，判定为叶片断裂时刻，见图3振动最大值。
图
3 振动最大值
1.
资料检查
风力发电机组叶片发生断裂属于大部件故障，需要对风力发电机组整机资料及叶片生产过程资料进行检查。
4.1整机资料检查如下：
4.1.1机组及主要部件质量说明文件；
4.1.2安装工程验收文件；
4.1.3机组调试报告；
4.1.4供货机型并网特性测试报告和功率曲线测试报告；
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