在风力发电机组整个运行生命周期内,塔架作为其主要的承重部件,长期受到机组交变载荷的作用。而连接机组各部件的螺栓和塔架焊缝是否具备优良的抗疲劳性能,是防止塔架或机组出现严重损伤,甚至倒塔事故的有力保障。
机组运行过程中,焊缝和螺栓所处的工作环境较为恶劣,受力复杂,随着使用年限的增加,极易出现松动及裂纹缺陷,当这些缺陷发展一定程度时,会严重影响机组的运行安全。考虑到焊缝和螺栓连接可靠性直接影响到整个机组的可靠性和使用寿命,因此有必要对焊缝和螺栓缺陷进行定期检测,提早发现裂纹缺陷,以便及时更换和维护,把隐患扼杀在摇篮中。
与此同时,我国早期安装的风力发电机组寿命陆续到期,需对其当前以及延寿期间的结构健康状态进行评估。作为重要的承载结构,塔架焊缝和机组螺栓的健康状态也是机组延寿评估过程的重要一环。对此,鉴衡认证中心在其发布的CGC/GF 149:2020《风力发电机组延寿技术规范》中,对塔架焊缝和机组连接螺栓的延寿检查提出了相关要求。
1 常见无损检测方法
目前风电行业针对在役机组塔架焊缝和机组螺栓的常用无损检测方法有:
1)磁粉探伤
通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化,利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征,依磁粉分布显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷的探伤方法。
2)超声波探伤
声源产生超声波,采用一定方式进入工件。在工件中传播并与工件材质以及工件中缺陷相互作用,使传播方向或特征发生改变 。改变后的超声波通过检测设备被接收,对其进行处理和分析。根据接收超声波的特征,评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特征。
3)超声波相控阵
该方法和常规超声波检测的原理相似,都是基于脉冲反射的原理。相对于常规超声波探伤,其优势在于:
l 相控阵超声通过对探头依次激发使超声波发生偏转,按照一定角度进行扫查,扫查焊缝时,相控阵无需锯齿扫查,只要沿着焊缝挪动探头即可,扫查锻件时,扫查范围更广,检测效率比常规扫查效率更高。同时不易对工件造成漏检,提高检测准确性和可靠性。
l 相控阵超声通过探头依次激发可以产生超声聚焦,而常规超声波一般没有(除了聚焦探头外),因此能克服超声近场区对工件检测带来干扰,使相控阵探头可以对较薄工件进行有效检测。