[發(fā)明專利]利用超聲波A掃描判斷風(fēng)力發(fā)電葉片結(jié)構(gòu)缺陷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410546354.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104502449A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鮮紅;李鑫龍;徐坤;吳海亮;江一杭;李波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津東汽風(fēng)電葉片工程有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12211
• 代理人: 楊慧玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種風(fēng)力發(fā)電葉片結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)方法，特別涉及一種利用超聲波判斷風(fēng)力發(fā)電葉片結(jié)構(gòu)缺陷的方法。

背景技術(shù)

目前，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電葉片多為樹(shù)脂基玻璃纖維復(fù)合材料，在其成型過(guò)程中，受人為因素、工藝穩(wěn)定性、環(huán)境變化等因素的影響，產(chǎn)品很可能出現(xiàn)裂紋、摻雜、氣泡，粘接區(qū)域出現(xiàn)缺膠，氣泡等缺陷，這些缺陷對(duì)葉片的整體質(zhì)量和壽命影響很大。尤其是隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電葉片逐漸向大尺寸大功率方向發(fā)展，由原來(lái)的普遍的1.5MW37.5m葉片，到現(xiàn)在出現(xiàn)的5MW75m葉片，甚至有超過(guò)100m長(zhǎng)的葉片在研發(fā)中。大型風(fēng)電葉片由于體積較大，制作工藝復(fù)雜，難免存在生產(chǎn)缺陷，使得葉片的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加大。

目前用于風(fēng)電葉片檢測(cè)的方法主要有目視法、敲擊法等比較原始的方法，這兩種方法簡(jiǎn)單易行，但很大程度上依賴于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確性和可靠性較低。且葉片是由多組分材料組成的復(fù)合材料構(gòu)件，各組分的物理界面常常易于出現(xiàn)缺陷，采用目視法和敲擊法很難對(duì)葉片內(nèi)部缺陷等損傷進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。所以可靠的、易于操作判斷的風(fēng)電葉片無(wú)損檢測(cè)方法備受關(guān)注。

超聲波探傷是利用超聲波在固體中傳輸?shù)倪^(guò)程中，在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，通過(guò)收集并分析其反射信號(hào)來(lái)獲得內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的一種方法。掃描方式一股有三種，即常說(shuō)的A掃描、B掃描和C掃描。其中A掃描是將超聲信號(hào)處理成波形圖像，輸出橫軸為時(shí)間或深度，縱軸為反射波強(qiáng)度的波形圖，適用于工業(yè)檢測(cè)，目前對(duì)于樹(shù)脂基玻璃纖維復(fù)合材料的檢測(cè)較少，在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用研究更少。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的風(fēng)電葉片構(gòu)件，波形的理解和判斷對(duì)于葉片缺陷的判斷至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明創(chuàng)造為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種方法簡(jiǎn)單、可靠性好、適用于樹(shù)脂基玻璃纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電葉片無(wú)損檢測(cè)的方法，尤其適用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片粘接區(qū)域缺陷的檢測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是，包括下述步驟：(1)采用與風(fēng)電葉片相同的材料制作若干對(duì)比試塊，所述對(duì)比試塊的表面狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、缺陷類型與待測(cè)風(fēng)電葉片具有一致性；(2)利用超聲波A掃描分別探測(cè)對(duì)比試塊，獲得具有每一界面的特征波群的完好部位波形圖，以及若干不具有或具有部分或全部界面的特征波群的缺陷部位波形圖；(3)以與步驟(2)相同或相近的掃描設(shè)置和參數(shù)，對(duì)待測(cè)風(fēng)電葉片的待測(cè)部位進(jìn)行探測(cè)，獲得不具有或具有部分或全部界面的特征波群的待測(cè)部位波形圖；(4)將步驟(3)中待測(cè)部位波形圖與步驟(2)中完好部位波形圖或缺陷部位波形圖進(jìn)行對(duì)比，獲得待測(cè)風(fēng)電葉片的待測(cè)部位的缺陷信息。

其中，所述完好部位波形圖為對(duì)比試塊無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷時(shí)獲得的波形圖；所述缺陷部位波形圖為對(duì)比試塊存在已知結(jié)構(gòu)缺陷時(shí)獲得的波形圖，每一缺陷部位波形圖與對(duì)比試塊中存在的一種缺陷結(jié)構(gòu)類型一一對(duì)應(yīng)。由于對(duì)比試塊與待測(cè)風(fēng)電葉片的表面狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、缺陷類型具有一致性，因此，經(jīng)對(duì)對(duì)比試塊進(jìn)行檢測(cè)確定了無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷、以及具有各類已知缺陷的各種波形圖之后，只要將待測(cè)風(fēng)電葉片的待測(cè)部位波形圖與之進(jìn)行對(duì)比，即可確知待測(cè)風(fēng)電葉片的待測(cè)部位是否具有缺陷、以及具體的缺陷類型。

其中，待測(cè)部位波形圖為以與對(duì)比試塊相同的掃描設(shè)置和參數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)超聲波的掃描參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，提高檢測(cè)精度并減小反射波之間的干擾后，獲得的形狀穩(wěn)定的波形圖，可以不包含或包含部分或全部界面的特征波群。

其中，所述特征波群的獲得方法為：通過(guò)調(diào)整超聲波的掃描參數(shù)，提高檢測(cè)精度并減小反射波之間的干擾，獲得形狀穩(wěn)定的波形，然后根據(jù)所述對(duì)比試塊或待測(cè)風(fēng)電葉片的每相鄰兩個(gè)組成層界面的設(shè)計(jì)深度，在A掃描顯示的波形圖的橫軸上以各個(gè)界面的設(shè)計(jì)深度的位置為基礎(chǔ)，向軸兩側(cè)延伸，至該組波的強(qiáng)度最低處，最終確定每一界面的特征波群。

本發(fā)明中，超聲波A掃描獲得的波形圖橫軸代表深度，縱軸代表反射波強(qiáng)度。

一股來(lái)說(shuō)，界面的設(shè)計(jì)深度在橫軸上的位置為該界面的特征波群的中心位置，或略有偏差。

當(dāng)由于相鄰界面間距離過(guò)小使得兩相鄰特征波群的部分反射波出現(xiàn)疊加時(shí)(如圖1)，可以以每一該特征波群在橫軸上設(shè)計(jì)深度的位置至該特征波群未發(fā)生反射波疊加的一側(cè)在橫軸上的截止位置的距離為參考，由該特征波群在橫軸上設(shè)計(jì)深度的位置反向等距離延伸至該特征波群發(fā)生反射波疊加的一側(cè)，以確定每一特征波群在反射波疊加位置的截止范圍。