[发明专利]利用超声波A扫描判断风力发电叶片结构缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种风力发电叶片结构的无损检测方法，特别涉及一种利用超声波判断风力发电叶片结构缺陷的方法。

背景技术

目前，兆瓦级风力发电叶片多为树脂基玻璃纤维复合材料，在其成型过程中，受人为因素、工艺稳定性、环境变化等因素的影响，产品很可能出现裂纹、掺杂、气泡，粘接区域出现缺胶，气泡等缺陷，这些缺陷对叶片的整体质量和寿命影响很大。尤其是随着风电行业的发展，风电叶片逐渐向大尺寸大功率方向发展，由原来的普遍的1.5MW37.5m叶片，到现在出现的5MW75m叶片，甚至有超过100m长的叶片在研发中。大型风电叶片由于体积较大，制作工艺复杂，难免存在生产缺陷，使得叶片的质量风险加大。

目前用于风电叶片检测的方法主要有目视法、敲击法等比较原始的方法，这两种方法简单易行，但很大程度上依赖于检测人员的经验，准确性和可靠性较低。且叶片是由多组分材料组成的复合材料构件，各组分的物理界面常常易于出现缺陷，采用目视法和敲击法很难对叶片内部缺陷等损伤进行准确判断。所以可靠的、易于操作判断的风电叶片无损检测方法备受关注。

超声波探伤是利用超声波在固体中传输的过程中，在异质界面上会发生反射、折射等现象，通过收集并分析其反射信号来获得内部结构缺陷的一种方法。扫描方式一股有三种，即常说的A扫描、B扫描和C扫描。其中A扫描是将超声信号处理成波形图像，输出横轴为时间或深度，纵轴为反射波强度的波形图，适用于工业检测，目前对于树脂基玻璃纤维复合材料的检测较少，在风电叶片上的应用研究更少。对于复杂结构的风电叶片构件，波形的理解和判断对于叶片缺陷的判断至关重要。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中存在的问题，提供一种方法简单、可靠性好、适用于树脂基玻璃纤维复合材料结构的风力发电叶片无损检测的方法，尤其适用于对风力发电叶片粘接区域缺陷的检测。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是，包括下述步骤：(1)采用与风电叶片相同的材料制作若干对比试块，所述对比试块的表面状态、结构特征、缺陷类型与待测风电叶片具有一致性；(2)利用超声波A扫描分别探测对比试块，获得具有每一界面的特征波群的完好部位波形图，以及若干不具有或具有部分或全部界面的特征波群的缺陷部位波形图；(3)以与步骤(2)相同或相近的扫描设置和参数，对待测风电叶片的待测部位进行探测，获得不具有或具有部分或全部界面的特征波群的待测部位波形图；(4)将步骤(3)中待测部位波形图与步骤(2)中完好部位波形图或缺陷部位波形图进行对比，获得待测风电叶片的待测部位的缺陷信息。

其中，所述完好部位波形图为对比试块无结构缺陷时获得的波形图；所述缺陷部位波形图为对比试块存在已知结构缺陷时获得的波形图，每一缺陷部位波形图与对比试块中存在的一种缺陷结构类型一一对应。由于对比试块与待测风电叶片的表面状态、结构特征、缺陷类型具有一致性，因此，经对对比试块进行检测确定了无结构缺陷、以及具有各类已知缺陷的各种波形图之后，只要将待测风电叶片的待测部位波形图与之进行对比，即可确知待测风电叶片的待测部位是否具有缺陷、以及具体的缺陷类型。

其中，待测部位波形图为以与对比试块相同的扫描设置和参数为基础，通过对超声波的扫描参数进行微调，提高检测精度并减小反射波之间的干扰后，获得的形状稳定的波形图，可以不包含或包含部分或全部界面的特征波群。

其中，所述特征波群的获得方法为：通过调整超声波的扫描参数，提高检测精度并减小反射波之间的干扰，获得形状稳定的波形，然后根据所述对比试块或待测风电叶片的每相邻两个组成层界面的设计深度，在A扫描显示的波形图的横轴上以各个界面的设计深度的位置为基础，向轴两侧延伸，至该组波的强度最低处，最终确定每一界面的特征波群。

本发明中，超声波A扫描获得的波形图横轴代表深度，纵轴代表反射波强度。

一股来说，界面的设计深度在横轴上的位置为该界面的特征波群的中心位置，或略有偏差。

当由于相邻界面间距离过小使得两相邻特征波群的部分反射波出现叠加时(如图1)，可以以每一该特征波群在横轴上设计深度的位置至该特征波群未发生反射波叠加的一侧在横轴上的截止位置的距离为参考，由该特征波群在横轴上设计深度的位置反向等距离延伸至该特征波群发生反射波叠加的一侧，以确定每一特征波群在反射波叠加位置的截止范围。