基于超聲導波方法的風機葉片覆冰檢測.pdf

1、風電作為一種重要的清潔可再生能源，在國民經濟中扮演的角色日益重要。而作為風電的主要裝置，風力發(fā)電機組常常位于高緯度或者高海拔等風力資源較好的地區(qū)，這就導致在寒冷的氣候條件下，風力發(fā)電機組要面臨表面覆冰的問題，其中，以風力發(fā)電機組葉片覆冰的影響最為嚴重。為了保證位于易結冰地區(qū)的風力發(fā)電機的正常、安全運轉，風機葉片表面覆冰的檢測以及清除就顯得至關重要。而在目前的眾多檢測方法中，基于超聲導波的覆冰檢測方法以其性能高效，不妨礙葉片的正常運轉且價

2、格低廉等優(yōu)勢而備受關注。
　　本文主要研究基于超聲導波理論的風機葉片覆冰檢測方法。主要研究內容如下：
　　首先，介紹了Lamb波在黏彈性材料中以及復合材料-冰雙層介質中的傳播理論，并分析了溫度變化對導波檢測結果的影響。
　　其次，在理論分析的基礎上，針對實際風機葉片截斷模型，在實驗室中研究了溫度變化，尤其是低溫對Lamb波檢測結果的影響。接著分別對覆冰厚度與Lamb波各模態(tài)群速度變化間的對應關系進行了有限元模擬和試驗研

3、究，初步驗證了基于超聲導波原理的風機葉片覆冰檢測方法。
　　最后，在實驗室葉片模型研究的基礎上，對實際全尺寸風機葉片（全長53.8m）進行冰洞試驗，研究了導波在全尺寸葉片中傳播隨距離的衰減特性并驗證基于導波覆冰檢測的可行性。在冰洞試驗中，為了增強導波信號，在激勵時采用了多個壓電片同時進行激勵。試驗結果表明，超聲導波方法可對風機葉片覆冰進行有效檢測。此外，由于常規(guī)導波檢測方法易受溫度影響，提出了一種改進的新型壓電覆冰檢測方法。測試結