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风电叶片无损检测技术和标准现状研究

陈露露

【摘要】无损检测技术在风电叶片缺陷检测领域逐渐受到关注,对全面提高叶片质

量有着重要的意义,但目前国内外提出的与风电叶片相关的无损检测技术和标准却

不多.对目前在风电叶片领域中发展较快的几种无损检测技术进行研究,对未来无损

检测标准的发展进行了展望.

【期刊名称】《装备制造技术》

【年(卷),期】2017(000)012

【总页数】4页(P44-46,50)

【关键词】风电叶片;缺陷;无损检测;标准

【作者】陈露露

【作者单位】国电联合动力技术(连云港)有限公司,江苏连云港222200

【正文语种】中文

【中图分类】TG115.28;TM315

风电叶片是将风能转化成机械能的核心部件之一，其质量的好坏直接影响整机的性

能和发电效率，因此被称为风机的“灵魂”。目前大型风电叶片的结构都是玻璃钢

蒙皮与主梁形式。在制造过程中，受工艺影响，叶片制作盲区难免会出现空泡、裂

纹、缺胶、固化不良等结构缺陷。这些缺陷在长期交变载荷的作用下，会不断扩展

并发展成为疲劳损伤。随着风机行业大型化趋势愈发明显，叶片长度在不断加长，

对叶片的质量提出更高的要求，因此，在叶片制造、测试及运输过程中通过有效检

测手段及早发现缺陷和损伤显得尤为重要。

目前，叶片现场检测多采用目视法和敲击法。两种方法虽然简单，但是对检测人员

有极大依耐性，对于叶片内部缺陷损伤难以进行准确判断，因此风电叶片无损检测

技术逐渐受到关注，并且将成为叶片缺陷检测的重要手段之一，但目前国内外提出

的关于风电叶片的无损检测技术和标准都很少，多处在试验研究阶段，本文主要针

对在叶片制造、测试及运行过程中发展较快的几种无损检测技术进行研究，同时对

未来无损检测标准的发展进行了展望。

1无损检测技术

目前无损检测技术已非常成熟，种类很多，但在风电叶片领域应用较多且发展较快

的主要有：X射线检测技术、超声波检测技术、红外热波检测技术、声发射检测技

术等。

1.1X射线检测技术

X射线检测技术为射线数字成像检测技术，它采用X射线源，该技术利用小焦点

或微焦点X射线源透射工件，然后通过光学技术、电子技术和数字图像处理技术

将图像传输在显示设备上[1]，其检测原理如图1所示。

图1X射线检测原理示意

X射线检测技术在航天航空复合材料检测领域得到了广泛应用，该技术同样也适用

于风电叶片，特别对检测叶片空泡、夹杂等体积型缺陷有明显优势，对风电叶片中

的树脂暴聚、纤维褶皱等缺陷也有一定检测能力，但是对于叶片裂纹和分层等缺陷

的检测存在一定局限性。JasiunieneE等开发了一种X射线检测系统，采用实时

成像和360°旋转相结合的方法对含有缺陷的叶片样品进行检测，提高检测概率，

检测结果表明叶片内部缺胶和结构不规则等体积缺陷能够被检测出来[2]。李俊杰

等研究并提出了基于经验模式分解（简称EMD）和迭代阈值分割的缺陷检测算法，

实验结果表明，该算法不仅从根本上改善复合材料X射线检测图像的质量，而且

能显著增强图像缺陷特征，并能成功提取和分割缺陷区域，为今后复合材料的缺陷

的自动检测和识别，提供了重要的理论依据[3]。

1.2超声检测技术

超声检测技术，是工业无损检测中应用最广泛、使用频率最高、发展较快的一种无

损检测技术，主要通过超声波在材料内部缺陷区域和正常区域发生反射波，在荧光

屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小，其检测原理如图2

所示。该技术可有效地检测出风电叶片内部的分层、粘接区域缺胶等缺陷，同时也

可以测量粘接厚度等。超声检测方法按照超声发射和接受方式可分为超声脉冲回波

法和穿透法，这两种方法在风电叶片领域均已得到应用。YeG等研制出一种二维

超声无损检测系统，该系统通过自动扫描技术，对损伤区域用不同颜色进行识别，

系统测试了玻璃钢叶片试样，结果显示其内部缺陷可以通过颜色很快的被识别出来

[4]。安静等采用超声波-回波无损探伤技术对风电叶片梁帽与腹板粘接处玻璃钢进

行扫查，研究表明，超声波能穿透对声音衰减强烈的玻璃钢区域，接收到粘接区域

的回波信息，进一步验证了该技术的可行性[5]。

图2超声波检测原理示意

1.3红外检测技术

红外检测技术采用的是一种非接触式的检测手段，主要运用光电技术将物体表面的

温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术，其

检测原理如图3所示。

图3红外检测原理示意

按照引起温差的方式可分为主动式和被动式，目前应用较多的为主动式加热方法。