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详情描述

背景 在使用寿命期间,风电叶片承受相当大的升力。为了保证叶片组件的基本剪切强度,顶部和底部的叶片外壳通过一组抗剪腹板粘合在一起。叶片壳体是粘接在抗剪腹板上的外壳部分,通常由厚GFRM(玻璃纤维增强材料)或CFRM(碳纤维增强材料)制成,以增加结构坚固性。风力叶片的完整性高度依赖于腹板和叶片壳体之间的结合质量。 为了检测粘接的完整性,我们使用相控阵检测来解决一系列问题。 存在的问题 由于腹板和叶片壳体通过不同厚度的粘合剂粘合在一起,因此必须检查两个界面:(1)叶片壳体和粘合剂之间以及(2)粘合剂和腹板之间。 除了风叶的结构复杂之外,装配材料在声学上不友好的特性也成为检验障碍。风力叶片壳体通常使用玻璃纤维制造,并且粘合剂由环氧树脂制成。

这些材料非常迅速地衰减超声波束,使超声波检测很困难。 主要的缺陷类型和部位 由于标准探头和支架不适用于风叶检测,因此我们开发了一种改进的相控阵解决方案,该解决方案具有优化的探头和支架设计。 虽然探伤仪是在制造或在役检测过程中手动或半自动检测的仪器,但FOCUS PX™采集仪器可用作制造过程中定制自动检测系统的一部分。 解决方案 该解决方案基于安装在支架上的大口径低频相控阵探头。

该支架可以安装一个用于手动编码检测的编码器,或者安装在GLIDER™扫描仪上进行半自动化2轴测绘。 风力机叶片试验样品 有两个主探头支架:半接触式设计将探头表面靠近部件表面,而AQ25设计采用25毫米延迟线。 半接触式支架非常适合检查叶片较厚的部分。它的高能量超声波束更有效地穿过该部分,没有任何重复的表面回波。缺点是接近表面的盲区增支架可提高表面附近的分辨率,因此更适用于较薄部件(厚度可达40 mm)。 这两种设计都有一个平面或轮廓的变化。

虽然轮廓模型非常适合沿着叶片长度进行扫描,但平面模型可用于扫描宽度。 结果 测试1:厚板叶片检测 对风电叶片的切片样品进行测试。 半接触支架和50 mm厚样品上的1 MHz探头获得的结果。

反射器是两个12.5 mm的平底孔(FBH),位于16 mm和32 mm深处。 模拟叶片蒙皮的分层,在 time-of- flight和C扫描中均可轻松检测到这两种指示。 测试2:粘接区域检测 使用与GLIDER TM扫描仪相似的定制2轴编码扫描仪在制造中的风电叶片上进行测试。

数据通过带有1 MHz I5 PA探头和连接支架的采集。 C扫描用于全面查看两个抗剪腹板的粘合情况。

两条蓝线表示抗剪腹板与叶片壳体的接合界面,波束在腹板中传播,导致返回信号的幅度较低。

C-扫描也可使用测量光标来测量粘接的宽度。

在这个测试中,宽度约为130毫米。

红色区域代表没有粘合的地方。

在那里,我们观察到壳体的底面反射信号强烈。 在这个应用中,粘合剂的厚度足够大,可以区分两个界面。

在S扫描和A扫描视图中使用测量光标,粘合剂被确定为15毫米厚。 为了检测类似叶片之类的大面积工件,可以使用2轴编码的扫查器。

GLIDER扫描仪可以针对风力叶片的检测应用进行优化。

GLIDER扫查架的总长72英寸,沿着叶片长度方向放置。

第二根轴的长度为24英寸,因此它可以覆盖一般的的抗剪腹板结构。 测试3:薄板叶片检测 该测试是在具有12.5毫米平底孔(FBH)的样品上进行的,该样品模拟了叶片中的层压。由于叶片相对较薄(7.7毫米),因此选择支架(AQ25),它能够检测更接近表面的缺陷,探头是1 MHz I5。 结论 我们使用专用于叶片壳体及粘接区域的相控阵解决方案。虽然叶片的声衰减、形状和结构使其很难检测,但该解决方案的精心构思设计解决了这些问题,同时提供了高分辨率数据和成像。相控阵检测叶片的结构完整性具有更多的优势,从而实现更少的操作员检测依赖性。