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圖1：2015-2019年間全球風(fēng)電裝機量對比圖（單位：GW）
根據(jù)風(fēng)電是起重機械的運行情況中維修和日常維護(hù)是起重機械的數(shù)據(jù)統(tǒng)計給出維修與維護(hù)是起重機械的比例分布圖，如圖2所示。從圖中可以看出，在日常維護(hù)過程中主要是對控制系統(tǒng)和齒輪箱進(jìn)行定期的維護(hù)，在維修任務(wù)中，占有比例較大的依然是控制系統(tǒng)，另一項是風(fēng)機葉片。風(fēng)電葉片是整個風(fēng)電機組系統(tǒng)中關(guān)鍵部件，在運行中承受不同程度的交變載荷，葉片尺寸大，外形復(fù)雜，精度要求高，表面要求光潔，同時葉片材質(zhì)需具備高強度和高剛度，修復(fù)工藝要求較高，葉片的破壞形式主要是疲勞，常見故障主要出現(xiàn)在葉片表面、葉片前緣和后緣、葉尖、葉根等位置，表現(xiàn)為裂紋、腐蝕、開裂，折斷等現(xiàn)象。[4]同時，在風(fēng)力發(fā)電機組制動之前出現(xiàn)的葉片斷裂，極易導(dǎo)致與相鄰葉片、機艙和塔筒的撞擊，處置不當(dāng)或不及時，將造成葉片失效事故的二次傷害。
圖2：風(fēng)電設(shè)備維修與維護(hù)比例分布圖（單位：次）
風(fēng)電設(shè)備中的塔筒是承載構(gòu)件，其承受的載荷復(fù)雜多變，且失效具有突然性、毀滅性和不可修復(fù)的特點[5]，因此，需要定期維護(hù)和檢修。風(fēng)電塔筒在運行中所產(chǎn)生的缺陷主要來自材料本身的缺陷、未被發(fā)現(xiàn)焊接缺陷等制造缺陷、安裝過程中形成的缺陷等。這些缺陷中大部分缺陷在制造和安裝過程被檢測出來予以修復(fù)，但另一部分缺陷則是在運行過程中隨著時間的增加和環(huán)境的改變逐漸累積擴(kuò)展出來的，需要定期的外觀檢查來發(fā)現(xiàn)。這類缺陷若能及時發(fā)現(xiàn)可以避免因塔筒結(jié)構(gòu)失效帶來的事故，此外，塔筒的外立面也需要定期的粉刷防腐。
圖3：風(fēng)機葉片的維修作業(yè)設(shè)備
圖4：風(fēng)機塔筒的維修作業(yè)設(shè)備
目前，國內(nèi)在維護(hù)和維修作業(yè)過程中主要采用人工懸掛方式進(jìn)行作業(yè)，如圖5所示。這種作業(yè)方式，安全系數(shù)低，施工人員的勞動強度大，所完成的施工質(zhì)量同樣得不到保障，是一種及其落后的作業(yè)方式。因此，對葉片及塔筒的檢修和維護(hù)進(jìn)行研究，設(shè)計開發(fā)具備便利性和安全性，符合施工要求的作業(yè)設(shè)備，對開展葉片和塔筒的維修與維護(hù)具有實際的意義。
圖5：人工風(fēng)電塔筒噴涂過程
隨著我國風(fēng)電事業(yè)的高速發(fā)展，風(fēng)電市場中風(fēng)電機組的單機容量持續(xù)增大，目前，MW級風(fēng)電機組已成為國、內(nèi)外風(fēng)電市場中的主流機型，國內(nèi)大型風(fēng)電設(shè)備安裝和維修工程越來越多。陸地或是海洋中的大型風(fēng)機塔筒達(dá)到幾十米甚至上百米，葉片和塔筒等設(shè)備的定期維護(hù)和維修等工程難度和成本也在逐漸增加。其主要原因是風(fēng)能資源蘊藏豐富的地區(qū)多集中在東南沿海以及內(nèi)蒙古、新疆、甘肅等地理環(huán)境惡劣地區(qū)，給維護(hù)和維修施工帶來諸多不便，所以開發(fā)設(shè)計簡潔輕便，成本低且運輸方便維修設(shè)備具有較大的必要性。通過對風(fēng)電葉片與塔筒外立面維修相關(guān)內(nèi)容的研究，考慮采用不同的方式解決不同設(shè)備對風(fēng)機葉片和塔筒的適應(yīng)性，規(guī)范維護(hù)和維修工藝，使相關(guān)的方案和設(shè)備能夠適用于外立面較復(fù)雜的葉片和塔筒結(jié)構(gòu)。相比于對傳統(tǒng)的作業(yè)方式，該方式不僅節(jié)省費用，同時可以提高作業(yè)效率節(jié)約工期。最重要的是，施工過程中作業(yè)人員的安全能夠得到有效的保證，可有效地解決葉片和塔筒外立面施工難度大的難題。
參考文獻(xiàn)：
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作者：沈陽建筑大學(xué)機械工程學(xué)院 申錫機械有限公司 孫佳 吳杰施 李佳 錢孝君
來源：《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》2021.05
