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动叶可调轴流式风机叶片断裂的原因分析

2009-02-27 浏览数:4749

  叶片的金相检验确认,在未侵蚀状态下,检查金相抛光面的枝晶间疏松程度,叶型顶部最轻、叶型底部次之,叶盘最严重,当枝晶间的疏松连贯一起就成为细裂缝。叶型顶部、叶型底部和叶盘处的金相组织均为α基本相+Zn粒子+晶界析出物,其枝晶间组织存在严重疏松,从X射线能谱的试验结果可知,杂质元素铁和硅富集晶界,它使叶片在运行中处于脆性状态而极易断裂。
3.1.4 叶片断裂性质分析
  用OPTON高分辨立体显微镜和JSM-840扫描电子显微镜进行断口的微特征分析,确认叶片属于沿晶脆性断裂,裂纹扩展路程不是沿最小截面而是沿垂直于主应力的方向。在运行中叶片承受的作用力由离心力引起的拉应力、弯曲应力、烟气弯曲应力和振动应力组成。工作面侧叶盘螺丝孔外表面的综合应力较大,由于该处应力集中的存在,在表面缺陷处,存在疏松和微裂纹晶界脆性相开裂,因材料的塑性变形能力差,裂纹尖端的应力集中不能通过塑性变形而松驰,应力达到名义应力的3倍,而且叶片材料的屈强比高达96.5%~98.2%,裂纹尖端的材料达到屈服应力后即会开裂。
  从叶片材料的分析可知,叶片制造存在严重的质量问题。正是由于叶片锌的质量分数和延伸率均达不到国标规定的技术要求,导致叶片沿晶脆性扩展裂纹,塑性急剧下降,叶盘处枝晶间疏松,杂质元素铁和硅富集晶界,使叶片在运行中处于脆性状态,烟温过高时,叶片的工作温度可能超过材料的极限温度而发生过时效,使叶片性能进一步恶化,这也说明了为什么叶片在运行中会多次出现裂纹,甚至全部断裂的恶性事故。

3.2 风机长期处于失速边缘和在失速区运行
  风机长期处于失速边缘和在失速区运行是叶片断裂的重要原因。鉴于1号炉B引风机一直能保持正常运行,因此,我们对A引风机的特性和实际运行工况进行了试验和分析。
3.2.1 试验结果及其分析


  对A,B引风机动叶就地30°和35°角的性能进行了冷热态试验,试验结果见图1。
    从图1可知:
  a)A引风机试验的性能曲线与厂家提供的不符,动叶30°和35°角时的性能曲线分别与厂家提供的37°和42°性能相当,动叶的实际角度比控制室的指示值约大7°。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 风场湍流强度的计算及其对风电机组选型的影响
阅读下文 >> 风机叶片的结构优先设计方法

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