摘要：在风力发电设备的无损检测工作时，很容易受到各种因素的不利影响，导致设备检测的准确性无法得到保障。同时，不同传感器所提供的数据信息存在一定差异，这就进一步增加了设备检测的难度。因此，在进行风力发电设备无损检测的时候，需要对叶片检测系统重量进行控制，提高系统整体鲁棒性，综合比较不同的检测方法，对各种类型的传感器信息进行集成化，便于在健康状态下对风力发电系统进行评估。

关键词：风力发电;发电设备;无损检测技术

引言：近年来，随着我国电力事业的持续发展，我国越来越重视对各种可再生能源的利用，尤其对风能、太阳能等清洁型能源的开发力度不断提高。为保证风力发电设备的稳定运行，需要充分利用无损检测技术使风力发电设备的故障隐患得到及时发现，使风力发电设备处于更加安全、稳定的运行环境。本文通过对风力发电设备无损检测技术进行深入分析，有利于提供可靠的参考依据，使相关人员能够更好地将无损检测技术运用到风力发电设备检测中，促进风力发电事业的可持续发展。

一、国内外研究现状

世界各国政府、企业和各研究机构都在风力发电设备的健康监控和故障检测方面进行了巨大的投入。其中，欧盟科技支撑计划中，由希腊、西班牙和葡萄牙联合开展了NIMO项目，对风力发电机组的新型集成监控系统进行研究和验证;由Ericsson，RWEnPower，TUVNEL，FUGRO等公司联合承担了INSIGHT项目，对海上风电塔座和叶片进行在线无线监控;英国承担了WINTUR项目，经费110万英镑，采用能量自收集方式，构建陆地和海上风力发电塔基和叶片的在线无线监控技术。此外，风力发电技术发达的国家或大的风力机制造商都创建了自己的检测中心，仅丹麦就有三处检测中心。特别是2005年由挪威船级社、丹麦Risoe国家试验室、FORCE技术公司合作成立的BLAEST，专门进行叶片检测，最大检测叶片长度达到100m，以满足未来几年内可能的需要。荷兰能源研究中心（ECN）与Delft大学以共建的形式成立了WMC机构，承担着风电机组材料、部件和结构的研究工作。美国国家可再生能源试验室（NREL）下属的国家风能技术研发中心（NWTC）、英国的Narec和德国的Dewi-OCC、GL等公司也都开展了风电设备的检测研究。

二、风力发电设备无损检测技术及应用

（一）监测发电机与电力电子设备

风力发电机包括电力电子与电磁两部分，此类构件可靠性是评估风电设备检测水平的重要指标。风力发电设备运行过程中，受振动、湿度、温度、封装形式等影响都会对内部构件造成影响，严重者导致零件损坏。风力发电设备收集的风能先经过叶轮，再经过主轴与齿轮箱，经发电机转换后变成电能。风力机叶片是一种弹性体，在风力作用下叶片结构可形成向上的空气动力与惯性力，其交变性无法确定，并且随机性较强。在力的耦合作用下，发电机因不可抗力的振动而产生自激共振，即颤振。如果颤振处于发散状态，将导致风力发电设备损坏。除此之外，风力发电机组运行过程中会因诸多原因而产生较大振动，振幅与振动频率超过风机荷载将影响风机稳定运行。

（二）预估齿轮箱寿命

常规条件下，风力发电设备齿轮箱主要由铝合金材料与不锈钢材料为主，可负担较大循环负荷，但容易导致设备出现疲劳磨损。一旦风力发电设备所处区域出现风力骤变或存在腐蚀性海洋活动，将导致设备因腐蚀而开裂，此类问题都将引发风力发电系统或传动装置失效。在齿轮箱施加无损检查时，为保证装置性能不受影响，应开发与设备性能和材料相匹配的检测方式。目前，常用的风电设备齿轮箱无损检测技术包括：第一种是以电磁为基础的二维ACFM检测技术、巴克豪森噪声无损检测技术等，此类检测方式既可对传感器表面进行检测，也可辅助优化检测方法，让检测流程更加科学与合理;第二种是创建振动分析的检测方式，以此对齿轮箱进行检测，分析其运转是否正常;第三种是从内部解构齿轮箱系统，让其与油温检测系统配合工作。

（三）塔筒无损检测技术

风力发电设备中的风电塔筒多以低合金钢为主要材质，焊接处理过程中易在其表面出现弧形焊纹。由于塔筒焊接多采用埋弧焊，同时采用涂抹药剂的方式进行清理，会导致塔筒表面出现气孔夹渣。塔筒裂纹方式具体包括热裂纹、收弧裂纹、延迟裂纹等，易在塔筒表面快速拓展，当裂纹影响设备承载力时，将引发倒塌事故。从目前研究成果分析，塔筒无损检测技术主要有超声波技术、磁粉技术与射线检测技术。

（四）实时监测风电系统运行状态

截至目前，风力发电设备运行状态检测手段包括：

1、应用无损检测技术及监控结构联合提出的红外成像技术。

2、基于监控技术基础模型，评估设备极端恶劣运行环境下线路腐蚀与老化情况，并对其进行实时监测。

3、比对多种电子系统变流器及发电机，应用成像检测技术，一旦检测过程中发现设备运行异常便动态优化。为保证风电系统监测技术的精准性与有效性，应充分考虑特殊环境下通信信号的高传输性，让数据通信可适用于不同环境。

4、对信息进行合理的采集压缩及整合，最大限度缩短采样周期，研究数据结构及容错技术。

（五）风力发电设备叶片检测与分析

风力发电设备叶片易受环境影响，在实际工作中受外力影响很容易在弯、拉作用下而损坏叶片自身结构。常规条件下，风力发电设备叶片寿命约为20年，但并无法评估叶片实际工作中受损情况，即无法评定叶片的实际使用寿命。因此，应开展叶片无损检测工作，保证风力发电设备时刻处于正常运行状态。风力机叶片主要缺陷包括：

风力机叶片结构多为多层设计，厚度具有可变的特点，同时叶片表面为不规则曲面，制造过程中易产生不均匀性。常规条件下，风力机叶片横截面包含玻璃纤维环氧树脂增强材料，由环氧胶相连，叶片真空注胶时，各结构层内部很容易出现不均匀性，即分层设计缺陷。

（1）褶皱

风力机叶片多应用人工铺设纤维布的形式制作，要求一次成型。由于人力操作的原因，叶片铺层平整度较差，真空注胶期间易形成褶皱。常规来讲，风力机叶片褶皱分为凹与凸两种，不论何种褶皱形式都会影响风力机运行。

（2）裂纹

叶片作为风力发电设备的重要构件，长期运行易导致叶片内部或浅表产生细小裂纹，此类裂纹很难在检测中发现。当叶片出现裂纹同时未及时处理时，裂缝将向四周扩散，从毫米级逐步扩散到分米级，最终造成大裂缝。因此，应对裂纹缺陷重要点位进行实时检测与分析。

（3）分层设计缺陷

风力机叶片分层设计缺陷具体指叶片生产时易发生树脂用量不足或真空泄压的情况，同时叶片运输中内部褶2科技创新科技风2022年5月皱将形成开裂现象，以此形成层面空隙，将各结构层分离开来。分层问题将导致叶片黏结部位的粘接度，易导致叶片强度下降，严重者导致叶片铺层和结构层剥离。因此，叶片生产时需重点关注分层缺陷形成原因，以此确保叶片使用寿命。

结束语：风力发电设备无损检测易受环境影响，同时传感器灵敏度对信息数据量有一定影响，因此风力发电设备无损检测应重点提升系统稳定性及安全性，对多类方法进行综合分析，集成多类传感器数据，保证整个风力发电系统健康运行。

参考文献：

[1]谷群远，刘木森.对风力发电设备无损检测技术的研究[J].科技风，2022（14）：1-3.

[2]辛博然.风力发电设备无损检测技术分析[J].现代制造技术与装备，2019（02）：133-134.