基于超聲導(dǎo)波方法的風(fēng)機(jī)葉片覆冰檢測.pdf

1、風(fēng)電作為一種重要的清潔可再生能源，在國民經(jīng)濟(jì)中扮演的角色日益重要。而作為風(fēng)電的主要裝置，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常常位于高緯度或者高海拔等風(fēng)力資源較好的地區(qū)，這就導(dǎo)致在寒冷的氣候條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要面臨表面覆冰的問題，其中，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片覆冰的影響最為嚴(yán)重。為了保證位于易結(jié)冰地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常、安全運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)葉片表面覆冰的檢測以及清除就顯得至關(guān)重要。而在目前的眾多檢測方法中，基于超聲導(dǎo)波的覆冰檢測方法以其性能高效，不妨礙葉片的正常運(yùn)轉(zhuǎn)且價(jià)

2、格低廉等優(yōu)勢而備受關(guān)注。
　　本文主要研究基于超聲導(dǎo)波理論的風(fēng)機(jī)葉片覆冰檢測方法。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹了Lamb波在黏彈性材料中以及復(fù)合材料-冰雙層介質(zhì)中的傳播理論，并分析了溫度變化對導(dǎo)波檢測結(jié)果的影響。
　　其次，在理論分析的基礎(chǔ)上，針對實(shí)際風(fēng)機(jī)葉片截?cái)嗄Ｐ?，在?shí)驗(yàn)室中研究了溫度變化，尤其是低溫對Lamb波檢測結(jié)果的影響。接著分別對覆冰厚度與Lamb波各模態(tài)群速度變化間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了有限元模擬和試驗(yàn)研

3、究，初步驗(yàn)證了基于超聲導(dǎo)波原理的風(fēng)機(jī)葉片覆冰檢測方法。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)室葉片模型研究的基礎(chǔ)上，對實(shí)際全尺寸風(fēng)機(jī)葉片（全長53.8m）進(jìn)行冰洞試驗(yàn)，研究了導(dǎo)波在全尺寸葉片中傳播隨距離的衰減特性并驗(yàn)證基于導(dǎo)波覆冰檢測的可行性。在冰洞試驗(yàn)中，為了增強(qiáng)導(dǎo)波信號，在激勵(lì)時(shí)采用了多個(gè)壓電片同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲導(dǎo)波方法可對風(fēng)機(jī)葉片覆冰進(jìn)行有效檢測。此外，由于常規(guī)導(dǎo)波檢測方法易受溫度影響，提出了一種改進(jìn)的新型壓電覆冰檢測方法。測試結(jié)