Page 159 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

第五章 风力发电机组故障诊断与维护

在这种情况下，磨损和腐蚀会使叶片表面的胶衣出现脱落，没有保护层区域的叶
片在风沙的作用下会出现小砂眼；另外，风电场所在地区一般温差较大，当叶片
结构存在水分、污垢时，会使得砂眼迅速扩大。砂眼破坏了叶片的正常结构，将

会导致叶片的力学性能发生改变，令叶片的工作状态发生改变，可能会造成叶片
断裂。
（二）叶片状态检测与故障诊断现状
当叶片出现损伤时，它的一些参数（功率、风速、转速、温度、振动）都会

出现显著的变化。目前，针对风机叶片结构健康检测的无损伤检测方法主要有振
动检测技术、超声波检测技术、红外热成像检测技术、声发射检测技术、光纤光
栅检测技术。

1. 振动检测技术
振动检测技术是在叶片表面粘贴振动传感器来检测叶片的动力学特性变化。
叶片振动检测主要原理是：当叶片振动时，其振动情况受到物理参数影响，当损
伤发生时，物理参数发生改变，使得振动情况也发生改变。通过安装传感器，采
集振动信号加以分析，即可完成对损伤的诊断。实验表明：通过时域频域分析，

此方法对振动信号的变化很敏感，灵敏度较高，能在损伤早期做出诊断，一定程
度上能预防叶片损伤。
李录平等利用振动检测技术监测风力机叶片裂纹，通过实验比较了风力机叶
片裂纹损伤前和裂纹损伤后，以及受到不同损伤程度时风力机叶片固有特性的变

化情况来判断裂纹损伤的位置；欧阳涛基于叶尖定时的旋转叶片振动检测，提出
了新的叶片振动参数辨识方法，为旋转叶片的振动检测技术发展提供了很好的基
础；陈广华等设计了一种风力发电机组叶片振动无线检测系统，这种系统集成度
高、功率小，能够很好地反映叶片的状态；LIU 等对运行了 15 年以上的大型低

速轴承叶片进行了自然损伤处理，通过收集电动驱动条件下的振动数据，提出了
一种基于经验小波阈值的故障信号去噪法。
2. 超声波检测技术
超声波检测原理是：使用探头向风力机叶片发射超声波，利用叶片本身和缺

陷处的复合材料声学性质的不同来检测叶片的缺陷。根据超声波检测技术原理，
可以将超声波技术用于风力发电机的桨叶除冰，这是利用超声波的振动效应和热
效应对叶片进行除冰和防冰。李录平等将层状结构中的超声传播理论应用于风力

147