调研纪要
- 时间：2024年11月15日 上午
- 人员：孟繁旭 崔忠凯 杨大伟
- 地点：威海朗盛新能源科技有限公司
- 目标：桨叶分层检测技术
要点
桨叶壳体材料是什么？
- 巴沙 (Balsa) 木，科拉斯青岛工厂供给，原材料产地：厄瓜多尔
- 密度：144 kg/m^3
桨叶内部构造
风电桨叶（风叶）是复合材料的复杂结构，通常采用玻璃纤维增强复合材料（GFRP） 或 碳纤维复合材料（CFRP）制成。典型的桨叶结构包括以下几部分：
-
外层蒙皮：
- 材料：主要由玻璃纤维和环氧树脂构成，有时也使用碳纤维。
- 功能：提供气动形状和保护内部结构。
-
承力梁（主梁）：
- 材料：通常由碳纤维增强材料制成，具有较高的强度和刚度。
- 功能：承受主要的弯曲载荷和剪切力，是桨叶的主要承重结构。
-
泡沫或蜂窝芯材：
- 材料：泡沫材料（如PVC泡沫）或轻质蜂窝结构。
- 功能：增加结构强度，同时减轻重量。
-
内支撑梁（肋板）：
- 材料：玻璃纤维或碳纤维增强材料。
- 功能：支撑桨叶内部结构，防止形变。
- 粘接层：
- 材料：结构胶或树脂。
- 功能：连接蒙皮与主梁或芯材，传递应力。
分层可能发生的位置
分层（Delamination）是复合材料中的常见缺陷，通常发生在以下区域：
-
蒙皮与芯材之间：
- 原因：制造过程中粘接不良、树脂固化不足，或长期使用中的疲劳载荷。
- 后果：影响桨叶的整体强度，可能导致局部失效。
-
承力梁内部或与蒙皮接触处：
- 原因：由于承力梁承担主要载荷，这里承受较大的剪切力和弯曲力，容易在高应力区产生分层。
- 后果：主梁分层会显著降低桨叶的抗弯强度，甚至导致断裂。
-
粘接层界面：
- 原因：粘接剂老化或施工工艺问题。
- 后果：粘接失效会导致复合材料层间脱落，影响桨叶的整体结构。
-
桨叶根部与法兰连接处：
- 原因：这里是应力集中的地方，长期循环载荷可能导致分层。
- 后果：影响桨叶与轮毂的连接安全性。
分层检测的重要性
分层缺陷可能导致局部或整体失效，因此在风电叶片的制造、运输、安装和维护过程中，使用相控阵雷达等无损检测技术识别分层至关重要，以确保风电设备的安全运行和延长使用寿命。
相控阵雷达检测分层的原理是什么？
相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种利用多个天线单元组成的阵列，通过调节各天线单元发射信号的相位，从而控制波束方向的雷达系统。其基本原理是利用干涉现象，通过改变阵列中各个天线单元之间信号的相位差，形成特定方向的干涉增强或削弱，从而实现波束扫描和聚焦。这种技术允许雷达系统无需物理移动天线就能快速调整观测方向，具有扫描速度快、灵敏度高的特点。
在风叶桨叶分层检测中，相控阵雷达主要通过发射和接收电磁波来探测桨叶内部的缺陷或分层问题。分层缺陷会导致电磁波在传播过程中产生反射或散射，雷达可以检测到这些异常信号，从而识别出分层的位置和大小。
为什么要喷水在检测表面？
喷水的作用在无损检测（如超声波检测）中较为常见，主要原因包括：
- 减少表面反射损耗：喷水可以在雷达发射装置与被测表面之间形成一层连续的介质，减少空气与固体之间的反射，从而提高信号的传输效率。电磁波在空气与固体界面容易发生反射，而水的介电常数接近固体材料，有助于信号更好地进入材料内部。
- 改善耦合效果：水作为一种良好的耦合介质，可以提高雷达与检测表面之间的信号耦合，确保更多的电磁波能量进入被测物体，减少信号的衰减。这样能更清晰地探测到内部缺陷。
- 减少杂散信号干扰：喷水还可以减少表面粗糙度带来的散射效应，使反射信号更稳定，从而提高检测的准确性。
总之，喷水在检测过程中主要用于改善电磁波的传输和接收效果，确保信号能够有效地进入桨叶内部，从而准确地检测出分层或其他缺陷。
现在中国主要采用检测叶片的相控振雷达是什么品牌的？
中国在风电叶片检测中使用的相控阵雷达设备主要来自几家国际和国内知名厂商：
- SGS与金风科技合作：SGS是一家国际知名第三方检测机构，曾与金风科技合作研发了风电叶片的相控阵检测技术。这一合作旨在提升叶片质量检测水平，并将该技术应用推广到国内市场。
- Evident公司：该公司（原Olympus）推出了多种相控阵探伤设备，如OmniScan X3系列，适用于风电叶片检测。它们的设备具有高效、自动化的特点，适合大规模工业应用【8†source】【9†source】。
- 国产厂商：一些国内公司如戈昱科技等也研发了叶片超声波相控阵检测系统，如AMS-71PA，具备多通道探头、高速检测等优势。这些设备通常被安装在自动化系统上，以提高检测效率。
这些设备的主要优势在于检测速度快、分辨率高，并能够实现对复杂叶片结构的全面覆盖，从而保障风电设备的安全运行。
此次调研的朗盛公司采用的即Olympus产雷达。
朗盛采用的哪种雷达？
- 两个探头雷达（两探头设置）：
- 这种雷达通常包括一个发射探头和一个接收探头。这种设置常见于超声波检测或相控阵雷达系统，用于对材料或结构进行内部检测。探头通过发送和接收波来分析材料的性质（如厚度、密度或内部结构）。
- **相控阵超声检测（PAUT）**可能使用这种设置。相控阵技术利用多个元素阵列来发射和接收超声波信号，可以在不物理移动传感器的情况下控制信号的方向。这种配置灵活，可以进行更精准的内部检查和更广泛的扫描。
- 滚轮探头雷达（滚动探头）：
- 这种雷达系统通常采用一个带有滚动机制和传感器的探头，可以在检测过程中滚动过物体表面（如风叶表面）。它常用于连续性检测，例如测量厚度或检测裂纹、分层等缺陷。
- 滚轮超声探头广泛应用于需要快速扫描大面积表面的场景，如风力涡轮叶片、航空部件或管道检测等。通过滚动的方式，探头能够高效地覆盖大范围区域进行连续扫描，适合检查结构的表面和浅层缺陷。
总结：
- 两个探头雷达通常是基于相控阵或超声检测系统，用于检测材料内部的缺陷。
- 滚轮探头雷达则用于对大面积表面进行连续检测，适合快速高效地扫描结构表面，常见于风电叶片等大型部件的检查。
这两种雷达技术都属于**无损检测（NDT）**的重要方法，广泛应用于航空、风电等行业，帮助检测材料的完整性。
滚轮探头的详细介绍
是的，滚轮探头通常既具有发射功能，又具有接收功能。与传统的两个独立的发射和接收探头不同，滚轮探头是一个集成型的传感器，设计上通常将超声波发射和回波接收的功能集成在同一个探头内。
工作原理：
- 超声波发射：滚轮探头内的压电换能器将电信号转换为超声波脉冲，向被检物体表面发射超声波。
- 超声波接收：同一个压电换能器在收到从表面反射回来的超声波信号后，将其转换回电信号，从而完成检测。
优势：
- 这种设计使得滚轮探头在进行表面检测时更加简便和高效。通过滚动方式，探头可以覆盖大范围的表面，实时检测材料的厚度、裂纹或其他缺陷。
- 由于发射和接收集成在一个探头中，可以减少设备的复杂性和重量，非常适合在无人机或手持设备上使用。
总的来说，滚轮探头的设计使得它能更灵活地应用于需要连续扫描和高效覆盖大面积的检测场景，如风力涡轮叶片的检查。