據(jù)最新預(yù)測(cè)，到2030年全球風(fēng)電總產(chǎn)能將達(dá)到2110吉瓦，占電力總供應(yīng)量的20%。因此，需要效率更高、更可靠、壽命更長(zhǎng)的風(fēng)電機(jī)組。葉片是風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，其造價(jià)占整機(jī)造價(jià)的15%—20%左右，同時(shí)，葉片也是風(fēng)電機(jī)組中最容易受到損傷的部件之一。一旦受損，常額外造成數(shù)百萬(wàn)元的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，風(fēng)電葉片的故障源頭有三個(gè)：一是原材料問(wèn)題，二是制造或者工藝缺陷，三是設(shè)計(jì)因素。而就故障種類(lèi)來(lái)看，則是以結(jié)構(gòu)脫落占主體。

“風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)轉(zhuǎn)5年左右，起到外固合保護(hù)作用的膠衣已被風(fēng)沙抽磨至最低固合力點(diǎn)，原始葉片粘合縫從外觀上已清晰可見(jiàn)，此時(shí)葉片完全依靠?jī)?nèi)粘合來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于原始葉片彎曲、扭曲的內(nèi)粘合受粘合面不均勻、受力點(diǎn)不均，風(fēng)電機(jī)組的每一次彎曲、扭曲和自振，都可能造成葉片的內(nèi)粘合縫處自然開(kāi)裂。尤其是葉片的迎風(fēng)面葉脊處，是葉片受損最嚴(yán)重的部位，自然開(kāi)裂率最高。”一位風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員表示，“如果風(fēng)場(chǎng)巡視未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，風(fēng)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，葉片折斷、摔落現(xiàn)象極有可能發(fā)生，造成嚴(yán)重事故。”

對(duì)于風(fēng)電葉片故障來(lái)說(shuō)，最好的運(yùn)維方式就是提前預(yù)防。這不僅體現(xiàn)在風(fēng)場(chǎng)后期的定檢、巡檢，更重要的是要在葉片的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)就要杜絕原材料的缺陷。

德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)日前開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于葉片材料質(zhì)量控制的掃描檢測(cè)裝置，就可以更好地為葉片材料把關(guān)。

據(jù)介紹，該裝置具有三方面特點(diǎn)：一是可以檢測(cè)識(shí)別復(fù)合材料的缺陷。在葉片制造中，需將近百層玻璃纖維有序?qū)盈B，層間多用環(huán)氧樹(shù)脂粘接。質(zhì)控難點(diǎn)在于，在粘接之前，玻璃纖維層要保持平整光滑、沒(méi)有起伏。采用紅外熱成像儀可進(jìn)行大面積表面檢測(cè)，而IAF研制的裝置則可以更精確地進(jìn)行深層檢測(cè)，且可用于檢測(cè)超聲方法不適用的部位。

二是橫截面檢測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)。材料掃描器的核心是一個(gè)高頻率的雷達(dá)，專(zhuān)用軟件可將發(fā)送和接收信號(hào)處理為可視化結(jié)果，從而能夠識(shí)別葉片橫截面毫米范圍內(nèi)的缺陷，比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確。這個(gè)雷達(dá)模塊采用砷化銦鎵半導(dǎo)體技術(shù)，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，體積只有香煙盒大小，可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)輸出測(cè)量情況。

三是通過(guò)縮短停機(jī)時(shí)間，降低維護(hù)成本。目前，主要通過(guò)專(zhuān)家敲擊來(lái)判斷葉片是否受損。用這種自動(dòng)化的雷達(dá)技術(shù)輔助，可以顯著減少停機(jī)時(shí)間，從而節(jié)約開(kāi)支，尤其適用于人工維護(hù)難度大的、耗時(shí)費(fèi)力的海上風(fēng)電機(jī)組。據(jù)稱(chēng)，這種雷達(dá)掃描裝置同樣可以用于采用輕型復(fù)合材料的波音787、空客A350等新型飛機(jī)制造的檢測(cè)中。

據(jù)悉，該技術(shù)有望在2017年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展出。