风电塔筒检测中声发射技术的应用研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:kuakua01
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风电塔筒作为风力发电机组中承载构件的基础,其长期工作于恶劣的环境下,而且本身高耸、重量大。在长时间的服役过程中易造成缺陷的产生,会危害到塔筒自身的安全性,也危及整个风电机组的正常运行,需要及时检测出来进而及时采取补救措施,否则会造成风电塔筒倒塌的重大事故。声发射技术是一种动态监测技术,而且它的监测覆盖面积大,检测效率高,可进行在役检测。将声发射技术应用于风电塔筒的监测中具有十分重要的意义,可以有效的评估风电塔筒的健康状况,在工程应用上具有重要的价值。针对风电塔筒现场监测的复杂性,本文采用声发射技术提取风电塔筒监测时采集的信号。主要取得以下成果:(1)通过断铅试验研究了风电塔筒上声发射信号的传播衰减特性,用幅值和能量来表征声发射信号的衰减性能。结果表明,风电塔筒的焊缝处对声发射信号的影响大于距离对声发射信号的影响。由断铅试验可知,声发射信号在塔筒中的最远传播距离为15m,但是传感器可接收到的有效信号最远可达6m,这个结论对声发射在风电塔筒现场的试验中传感器的布置有指导意义,也说明了在风电塔筒监测中应用声发射技术的可行性。通过对断铅点和衰减点的信号进行小波分析,可知当信号通过焊缝时,低频信号的能量比例急剧下降,而在通过漆面时,低频信号和d3频段的信号能量较其他频段的信号能量比例上有一定的下降。而信号通过焊缝后能量频段主要集中在d4和d3层;未通过焊缝的能量频段主要集中在d3和d1层,以此来表征信号的差异性。通过对不同衰减情况下传播速度的统计,可以把3700m/s作为参考性数据,对现场监测中的数据进行定位分析。(2)对大唐某风电场1.5MW级锥台型塔筒进行现场监测试验。试验前对风电塔筒进行受力分析,发现风电塔筒在其中下部位承受着更大的载荷,需要进行重点监测。由于现场试验采集的数据量极大,而且大部分信号为一种平稳的背景信号,通过SPSS Clementine专业工具对现场试验所采集到的大量声发射数据进行筛选和提取,将幅值、振铃计数、持续时间以及能量数值与大部分正常数据不同的数据进行分析,过滤掉无用信号,将异常信号进行重新归类和重组。通过对现场试验采集到的声发射信号进行频谱分析和小波分析,得到Dj19号风电塔筒第三组试验417s时,信号频率在100 kHz~250 kHz之间。能量主要集中在d4和d3频段,且d3频段的能量百分比最大。由定位图可知,Dj19号风电塔筒位于高6.45m处环焊缝东北方向的局部位置有疑似缺陷。
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