干货分享 | 风电机组故障模式及关键部件失效机理—叶片失效机理

风电机组捕获风能的关键部件是叶片，其运行环境最为恶劣，故障失效概率也较高其主要失效模式包括叶片结冰、边缘开裂、老化、断裂、卡死和电机故障等。

（１）结冰

我国风电装机范围广，主要分布于三北等高纬度、高海拔严寒地区以及南方高湿度冻雨等地区，机组运行面临霜雪、冻雨等考验，极易发生风电机组叶片结冰现象（图２－８），致使风电机组面临风能捕捉效率降低、叶片容易断裂、冰凌掉落影响人身安全等问题。

（２）开裂、断裂

叶片暴露在室外，工作环境恶劣，如果原材料或生产工艺存在偏差，经过长时间的运行，表面可能会发生一定龟裂，这些裂纹开始较小，不易发现，但随时间增加，裂纹逐步变大，会影响叶轮受力情况，造成传动链受力不均，引发齿轮箱齿轮故障。此外，随着疲劳度增加，叶片老化也会导致叶片开裂和重量变轻。

叶片一般采用玻璃纤维材料制成，运行过程中纤维层之间可能存在水分，当遭受雷击时，防雷通道瞬时通过大电流，产生的热量会使水分瞬间蒸发成水蒸汽，会对内部纤维层造成损坏，而叶片表面却看不出来，此时叶片再经历大风、阵风工况时，冲击应力的作用可能会进一步损坏叶片内部结构，甚至发生断裂事故，如图２－９所示。

（３）腐蚀、雷击

叶片一定程度上暴露在腐蚀性环境条件下。雨滴、冰雹、盐雾、沙石以及野外高空生物等是叶片前缘腐蚀的主导因素。叶片前缘腐蚀会导致翼型变化。由于翼型发生形变，叶片捕获的能量便会随之减少。