基于动态分析的风力机叶片碳管失效机理研究.pdfVIP

研究与开 DOh10．3969／j．issn．1009-9492．2012．06．024 基于动态分析的风力机叶片碳管失效机理研究 杨壮凌 (广东省汕头职业技术学院，广东汕头 515041) 摘要：风力发电机的碳管是叶尖扰流器和叶片主体的连接轴，现场维护工作中发现风力机气动刹车的碳素纤维管失效事故日益 增加。从理论上调查碳管折断的影响因素 ，并通过GHBladed对一台800kW的发生过失效事故的机型进行验算，验算结果证 明，动态失速和叶尖扰流器的转动速度是主要的影响因素。 关键词：叶尖扰流器；动态失速；碳管 中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2012106—0085—04 FailureM echanism ResearchingforCarbonShaft0fW indTurbine BladeBasedontheAnalysisoftheDynamicM odel YANGZhuang-ling (ShantouPolytechnic，Shantou515041，China) Abstract：Carbonshaftistheconnectingshaftbetweentipflow-baffledeviceandthemainbodyofwindturbineblade．Failureaccident0f thecarbonshaftisfoundmoreandmorerfequentinmaintenancejobswhenairbrakingurnning．Researchthecauseofthefailureintheory andcalculateawindturbineratedpower800kW withtheGHBladed，andfoundthatthedynamicstallandrotatingspeedwhenairbrake runningaremaininfluencingfactors． Keywords：tipflow-baffledevice；dynamicstall；carbonshaft 0概述 急制动时，折断的事故存在着有一定的发生率 ， 风力发电机叶片是风力机的关键部件，我国 如图1。研究此失效现象的机理，有一定的意义。 许多风电场的大功率风力机的使用进入失效事故 高发期。现场维护工作中发现风力机气动刹车的 碳素纤维管 (简称碳管)失效事故 日益增加。 碳管是叶尖扰流器和叶片主体的连接轴，在 正常运行状态，叶尖端面与叶片主体的端面贴 合，叶尖扰流器的定位销插人叶片主体的端面定 位套，利用液压力平衡离心力和弹簧力，限制叶 尖扰流器在液压力的作用下继续转动。正常制动 或紧急制动时，启动气动刹车，液压缸释压，叶 尖扰流器在此离心力和弹簧力的作用下，向外伸 图1 折断的叶尖扰流器碳管 出，对于800kW的风力机，叶尖扰流器伸出25～ 30mm，接着在导向套斜齿作用下 ，转动约90。， 金相学的研究表明n，碳管折断与裂纹的扩展 从而完成气动刹车动作。 有关。裂纹是由于叶片正常工作状态下，碳管与 碳管材料为碳纤维增强树脂基复合材料 ，由 定位管过渡棱边发生周期性碰撞而萌生的疲劳裂 于这种材料的比强度高，应用在风力机叶片上具 纹，从而导致断裂失效。 有 良好的效果。但是，近年来 ，此构件在起动紧 实际维护工作中，也不排除新更换的碳管发 收稿 日期：2012—04—22 [二二二二二I_』 与开