聲發(fā)射技術在風電塔筒動態(tài)監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、風電塔筒作為風力發(fā)電機組體系中的承載構件，其工作環(huán)境惡劣，在長時間的服役過程中容易產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會嚴重危及塔筒的安全性，需要及時采取補救措施，否則可能會造成塔筒倒塌的重大事故。
　　研究實用高效的風電塔筒在線監(jiān)測技術，對于塔筒的安全保障工作意義重大。聲發(fā)射技術作為動態(tài)檢測方法，可以發(fā)現(xiàn)大型機械構件中存在的萌態(tài)缺陷，檢測效率高。將聲發(fā)射技術應用至風電塔筒的在線監(jiān)測中，以此評估塔筒的健康狀態(tài)，具有重要的工程價值。
　　針對裂

2、紋對風電塔筒服役過程中的危害問題，本文采用聲發(fā)射技術提取塔筒裂紋特征信號。主要取得以下成果：
　　（1）研究了聲發(fā)射信號在塔筒中的衰減特性。采用能量和幅值來描述信號的衰減性能，得出結構界面比傳輸距離對聲發(fā)射信號的衰減影響更大，即信號在焊縫處衰減較母材明顯。由試驗得知信號在風電塔筒中最遠可傳遞12米，說明使用聲發(fā)射技術對風電塔筒進行動態(tài)實時監(jiān)測完全可行。此外，隨著聲發(fā)射信號經(jīng)過焊縫條數(shù)的增多，表現(xiàn)為幅值與能量的衰減速度越快，其中能量

3、參數(shù)比幅值參數(shù)下降更快。通過 Q345E焊接試樣的金相組織圖可知，母材組織晶粒細小且分布均勻，形狀為等軸晶，成分主要是鐵素體和珠光體；焊縫組織晶粒粗大、分布不均，形狀為樹枝晶，組織成分除了鐵素體和珠光體外，還存在少量的貝氏體。
　?。?）以塔筒材料 Q345E鋼為研究對象，進行三點彎曲試驗，以獲取材料Q345E在彎曲損傷過程中的聲發(fā)射特征。根據(jù)累積振鈴計數(shù)在 Q345E鋼試件彎曲試驗中增長的快慢程度，可將其損傷破壞過程分為裂紋萌生

4、、裂紋穩(wěn)定擴展和裂紋失穩(wěn)擴展三個階段。從裂紋萌生到穩(wěn)定擴展直至失穩(wěn)擴展，聲發(fā)射信號的頻率分布區(qū)間逐漸變大，高頻成分依次增加，表現(xiàn)為由低頻到高頻發(fā)展，聲發(fā)射信號頻率的升高是試件逐漸破壞的特征。利用Q345E試件的這種頻域特性，可以判斷風電塔筒在服役過程中的損傷程度。
　　（3）對酒泉市中海油風電場1.5 MW級錐臺型高聳懸臂結構塔筒進行現(xiàn)場監(jiān)測試驗，將采集到的信號進行頻譜分析和小波分析。結合三點彎曲實驗結果和定位圖可知，9號風機塔筒