聲發(fā)射技術(shù)在風(fēng)電塔筒動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、風(fēng)電塔筒作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組體系中的承載構(gòu)件，其工作環(huán)境惡劣，在長(zhǎng)時(shí)間的服役過程中容易產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會(huì)嚴(yán)重危及塔筒的安全性，需要及時(shí)采取補(bǔ)救措施，否則可能會(huì)造成塔筒倒塌的重大事故。
　　研究實(shí)用高效的風(fēng)電塔筒在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于塔筒的安全保障工作意義重大。聲發(fā)射技術(shù)作為動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，可以發(fā)現(xiàn)大型機(jī)械構(gòu)件中存在的萌態(tài)缺陷，檢測(cè)效率高。將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用至風(fēng)電塔筒的在線監(jiān)測(cè)中，以此評(píng)估塔筒的健康狀態(tài)，具有重要的工程價(jià)值。
　　針對(duì)裂

2、紋對(duì)風(fēng)電塔筒服役過程中的危害問題，本文采用聲發(fā)射技術(shù)提取塔筒裂紋特征信號(hào)。主要取得以下成果：
　?。?）研究了聲發(fā)射信號(hào)在塔筒中的衰減特性。采用能量和幅值來描述信號(hào)的衰減性能，得出結(jié)構(gòu)界面比傳輸距離對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的衰減影響更大，即信號(hào)在焊縫處衰減較母材明顯。由試驗(yàn)得知信號(hào)在風(fēng)電塔筒中最遠(yuǎn)可傳遞12米，說明使用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)風(fēng)電塔筒進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)完全可行。此外，隨著聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)過焊縫條數(shù)的增多，表現(xiàn)為幅值與能量的衰減速度越快，其中能量

3、參數(shù)比幅值參數(shù)下降更快。通過 Q345E焊接試樣的金相組織圖可知，母材組織晶粒細(xì)小且分布均勻，形狀為等軸晶，成分主要是鐵素體和珠光體；焊縫組織晶粒粗大、分布不均，形狀為樹枝晶，組織成分除了鐵素體和珠光體外，還存在少量的貝氏體。
　?。?）以塔筒材料 Q345E鋼為研究對(duì)象，進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，以獲取材料Q345E在彎曲損傷過程中的聲發(fā)射特征。根據(jù)累積振鈴計(jì)數(shù)在 Q345E鋼試件彎曲試驗(yàn)中增長(zhǎng)的快慢程度，可將其損傷破壞過程分為裂紋萌生

4、、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展和裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。從裂紋萌生到穩(wěn)定擴(kuò)展直至失穩(wěn)擴(kuò)展，聲發(fā)射信號(hào)的頻率分布區(qū)間逐漸變大，高頻成分依次增加，表現(xiàn)為由低頻到高頻發(fā)展，聲發(fā)射信號(hào)頻率的升高是試件逐漸破壞的特征。利用Q345E試件的這種頻域特性，可以判斷風(fēng)電塔筒在服役過程中的損傷程度。
　?。?）對(duì)酒泉市中海油風(fēng)電場(chǎng)1.5 MW級(jí)錐臺(tái)型高聳懸臂結(jié)構(gòu)塔筒進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，將采集到的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析和小波分析。結(jié)合三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果和定位圖可知，9號(hào)風(fēng)機(jī)塔筒