目前對風(fēng)機(jī)葉片缺陷的無損檢測方法主要有X射線、超聲波、聲發(fā)射、光纖傳感器、紅外熱成像檢測技術(shù)等。每種檢測方法都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和使用局限性,而且并沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定檢測方法的適用階段。下面來對各種無損檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)簡略的分析:
【一、X射線檢測技術(shù)】
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證X射線技術(shù)是檢測風(fēng)電葉片中孔隙和夾雜等體積型缺陷的良好方法,可以檢測垂直于葉片表面的裂紋,對樹脂、纖維聚集有一定的檢測能力,也可以測量小厚度風(fēng)電葉片鋪層中的纖維彎曲等缺陷,但對風(fēng)電葉片中常見的分層缺陷和平行于葉片表面的裂紋不敏感,可滿足葉片出廠前的檢測,能夠進(jìn)行定性分析。
在實(shí)驗(yàn)條件下,X射線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)葉片的缺陷檢測。對于在役風(fēng)機(jī)葉片,由于受現(xiàn)場因素的影響及高度的限制,使用X射線檢測方法很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場檢測,但對于風(fēng)機(jī)葉片的體積缺陷有一定的檢出能力,由于受葉片尺寸的限制,該方法還未廣泛的應(yīng)用于葉片的全尺寸檢測。
【二、超聲波檢測技術(shù)】
超聲波檢測技術(shù)比較適用于風(fēng)機(jī)葉片成型后的檢驗(yàn),風(fēng)機(jī)葉片裝機(jī)前檢測的目的是為了保證風(fēng)機(jī)葉片的出廠質(zhì)量。利用超聲波檢測技術(shù)可以有效地檢測厚度變化,對于缺陷存在的區(qū)域會形成反射脈沖,能夠顯示出產(chǎn)品的隱藏故障,如分層、夾雜、氣孔、缺少膠粘劑以及粘結(jié)處粘結(jié)不牢等缺陷,從而可大幅度降低葉片失效的風(fēng)險(xiǎn)。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性,會產(chǎn)生反射、散射及衰減的影響,使得超聲波在復(fù)合材料多層結(jié)構(gòu)中的傳播變得復(fù)雜,針對風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的超聲波檢測方法主要有脈沖回波法和空氣耦合超聲導(dǎo)波法。
由于該方法檢測周期長,對不同類型的缺陷需使用不同規(guī)格的探頭,在檢測過程中需使用耦合劑,也是局限性所在。對于實(shí)時(shí)的動態(tài)監(jiān)測,超聲波檢測技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)。
【三、聲發(fā)射檢測技術(shù)】
聲發(fā)射檢測技術(shù)可對裂紋的萌生和擴(kuò)展進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,能夠有效檢測出風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量水平,評價(jià)缺陷的實(shí)際危害程度,可預(yù)防意外事故的發(fā)生。在檢測過程中,接收的信號是缺陷在應(yīng)力作用下自發(fā)產(chǎn)生的,但在實(shí)際應(yīng)用中,由于聲發(fā)射對環(huán)境因素十分敏感,因此對監(jiān)測系統(tǒng)會造成干擾,影響檢測的準(zhǔn)確性,所以很難對缺陷進(jìn)行定量分析,但是能夠提供缺陷在應(yīng)力作用下的動態(tài)信息,對于壽命評估有一定的優(yōu)勢,可對葉片進(jìn)行安全評價(jià)
該方法與超聲波法相比,在檢測靜態(tài)葉片質(zhì)量方面沒有優(yōu)勢;由于該技術(shù)其對被檢件的接近要求不高,因而比較適用于在役風(fēng)機(jī)葉片的實(shí)時(shí)監(jiān)測,采用多傳感器長距離布置的方式,能夠接收到葉片在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號,通過后處理,可以獲得損傷部位的動態(tài)信息。采用該方法對葉片進(jìn)行監(jiān)測,主要是因?yàn)槿~片在運(yùn)行過程中,會受到外力作用,進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,缺陷處在外力作用下會自發(fā)的產(chǎn)生信號,這樣就能夠判斷出缺陷產(chǎn)生的位置。
【四、光纖傳感器技術(shù)】
在風(fēng)機(jī)葉片的關(guān)鍵位置埋人光纖傳感器陣列,探測其在加工、成型及服役的動態(tài)過程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變的變化,并對外力、疲勞等引起的變形、裂紋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測與損傷評估。
光纖具有體積小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾等特點(diǎn),本身既是傳感器,又能傳輸光信號,易于埋在構(gòu)件中而不影響構(gòu)件整體的強(qiáng)度,而且光纖可對內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)的安全檢測,可探測出各種原因造成的材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷,因此,該方法具有很好的發(fā)展前景。但由于光纖傳感器存在性能穩(wěn)定性及價(jià)格方面的問題,使其在應(yīng)用中受到很大的限制。
【五、紅外無損檢測技術(shù)】
國內(nèi)不少研究和文獻(xiàn)的調(diào)研說明,紅外熱成像檢測技術(shù)能夠檢測出玻璃纖維制葉片的幾種典型缺陷。并且,缺陷尺寸越大、深度越淺,冷卻過程中形成的較大表面溫差越大,使用紅外熱成像儀越容易進(jìn)行檢測。對于制造風(fēng)力機(jī)葉片的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,熱成像技術(shù)是一種比較適用的無損檢測方法,尤為適用于常見的分層和滲膠類型的缺陷。
該方法與其他檢測方法相比,具有非接觸、可大面積遠(yuǎn)距檢測以及操作簡單和易于實(shí)時(shí)觀察等特點(diǎn),更加適用于風(fēng)機(jī)葉片的現(xiàn)場檢測;但由于受到塔筒的高度限制,在現(xiàn)場檢測中有一定的局限性,考慮到光線的照射以及葉片表面溫差較小等因素,這都會對檢測結(jié)果造成不利影響,對于缺陷的檢出和定性分析有一定難度。所以,該方法在應(yīng)用方面還有待進(jìn)一步的開發(fā)研究,研究意義較大。