引言
風(fēng)電葉片是風(fēng)電系統的核心部分，造價(jià)成本占機組成本的20%以上，它的轉動(dòng)可以將風(fēng)的動(dòng)能轉化為可用能源。葉片基體材料主要是環(huán)氧樹(shù)脂和不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂由于其優(yōu)良的力學(xué)性能、耐熱性能、與纖維界面的黏結性能及成型工藝性能而成為風(fēng)機葉片為主要的基體材料。葉片在高空、全天候條件下工作，承受載荷較大，運行環(huán)境惡劣，風(fēng)吹、日曬、雨淋、雷擊、腐蝕等等，時(shí)刻受各種介質(zhì)侵蝕或影響，不可避免地會(huì )出現缺陷和損傷，對葉片的性能和壽命造成巨大影響。本文將對風(fēng)電葉片的失效原因進(jìn)行分析。
一、 葉片老化
1、化學(xué)介質(zhì)老化
主要體現在對樹(shù)脂基體、增強纖維和它們的界面侵蝕破壞，進(jìn)而對樹(shù)脂基復合材料性能的影響?；瘜W(xué)介質(zhì)除向葉片復合材料內部滲透、擴散、使基體溶脹外，還會(huì )引發(fā)樹(shù)脂主價(jià)鍵破壞、降解、裂解等老化現象。
2、紫外老化
葉片中的所有纖維，都是靠表面樹(shù)脂和涂層的遮蔽作用來(lái)阻擋紫外線(xiàn)。因此，樹(shù)脂基體的情況決定著(zhù)增強纖維對紫外輻射的響應。當強紫外線(xiàn)照射到環(huán)氧樹(shù)脂表面時(shí)，會(huì )導致鏈的裂解和氧化反應。隨著(zhù)時(shí)間的推移，這些化學(xué)反應會(huì )導致葉片的硬化、變脆、顏色變化和其他質(zhì)量問(wèn)題。
3、物理磨損老化
葉片在多數正常運行情況下，葉片葉尖的速度超過(guò)70m/s，在這個(gè)速度下，旋轉的葉片與空氣中的顆粒（沙塵、水汽等）碰撞摩擦，其作用效果相當于拿粗糙的砂紙在葉片前緣上摩擦，長(cháng)時(shí)間持續會(huì )導致葉片前緣磨損，初期表現為葉片麻面，麻面其實(shí)就是細小的砂眼。隨著(zhù)風(fēng)機運行時(shí)間增長(cháng)，砂眼會(huì )逐步的擴大，特別是有冰凍災害的區域，雨水浸入砂眼反復結冰，擴散速度成倍增加。
4、鹽霧腐蝕老化
葉片，尤其是安裝在海洋環(huán)境下，濃烈鹽霧與空氣中的其他顆粒物在葉片靜電的作用下，會(huì )在葉片表面形成覆蓋層，嚴重影響葉片氣動(dòng)性能，產(chǎn)生噪音污染并影響美觀(guān)。
二、葉片損壞
1、 斷裂
多發(fā)生在葉片根部、中部，呈折斷形式。導致斷裂失效的原因有：
（1）設計缺陷。設計時(shí)安 全冗余系數選擇過(guò)低，葉片根部及葉片中部斷面積過(guò)小，斷面形狀不符合強度、剛度要求；葉片實(shí)際運行載荷超出設計時(shí)的預測極限，過(guò)負荷導致葉片毀損；另外，進(jìn)行極限設計時(shí)，風(fēng)電機組各部件與葉片的空間間距等冗余量設計過(guò)小。
（2）葉片材料質(zhì)量不符合要求。葉片制造中涉及的上百種主輔材料、工具、工裝、模具與設備。生產(chǎn)廠(chǎng)家使用不合格的材料或生產(chǎn)工藝不夠成熟，生產(chǎn)過(guò)程控制不到位，導致風(fēng)電機組葉片質(zhì)量差，未達到葉片應有的性能。
（3）修復不及時(shí)。由于葉片發(fā)生腐蝕、老化等問(wèn)題，未及時(shí)修復，會(huì )使葉片的損失產(chǎn)生累積效應，在惡劣環(huán)境條件下容易發(fā)生斷裂。
2、雷擊
風(fēng)機葉片處于高位,極易遭受雷擊造成損壞。雷擊可能造成接雷器處以及葉片其他部位發(fā)生失效。葉片受雷擊損壞的原因總結為以下幾點(diǎn)：
（1）引雷器與葉片接觸處存有裂隙，雨水或吸潮浸濕后，當雷電擊中葉片時(shí)，雷電釋放的巨大能量使葉片結構內的浸水材料溫度急劇升高，分解氣體高溫膨脹，壓力上升，引起損傷。
（2）隨著(zhù)風(fēng)電機組服役時(shí)間延長(cháng)，葉片表面污濁程度加深，葉片積塵腐蝕其表面，加速葉片表面風(fēng)化、出現毛刺和彈性減弱，使葉片產(chǎn)生微細裂紋，再加上靜電灰塵形成的混合物會(huì )使葉片加速老化。陰雨天氣時(shí)葉片表面濕度較大，如遇雷電天氣，極易造成雷電誤導現象。
（3）葉片接閃器處遇雷擊。葉片在雷雨季節過(guò)后損傷增加的現實(shí)無(wú)疑與雷擊有著(zhù)直接關(guān)系。
3、運輸和安裝造成的損傷
該損傷在不同的階段都有可能發(fā)生。在運輸過(guò)程中裝車(chē)、捆綁以及碰擦導致的傷痕，在葉片到場(chǎng)后卸車(chē)、吊裝過(guò)程中殼體受繩具、夾具損傷后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就會(huì )在葉片的表面形成凹陷現象。有些葉片在運輸、吊裝過(guò)程中由于作業(yè)不規范而直接被毀損。
總結與展望
本文對風(fēng)電葉片的失效原因進(jìn)行分析。葉片是風(fēng)機的重要組成部分，在自然環(huán)境條件下，葉片長(cháng)期受到高濕、鹽霧、強紫外線(xiàn)、雨雪等多種因素影響，會(huì )產(chǎn)生不同程度的腐蝕與磨損，從而影響風(fēng)電機組的發(fā)電效率。當葉片受損嚴重時(shí)，甚至會(huì )出現斷裂情況，危及風(fēng)電機組的安 全，導致重大安 全事故。因此，風(fēng)電機組正式投產(chǎn)運行以后，需要對葉片進(jìn)行定期檢測維護，早期發(fā)現問(wèn)題并盡快采取措施，是減少風(fēng)險、避免事故、降低維修成本的有效方式。