论文部分内容阅读
频繁的风沙现象致使风力机叶片涂层受到冲蚀磨损,使得风力机叶片的使用寿命严重缩短,这不仅影响了风电场的安全运行而且降低了风电场的经济效益。本文针对以玻璃纤维为基底的风力机叶片表面涂层冲蚀展开深入研究,采用加速冲蚀磨损的方式,研究挟沙风环境下风力机叶片涂层磨损规律,明确冲蚀磨损机理并根据Bitter理论建立评价体系,为在挟沙风环境下作业的风力机叶片涂层的抗冲蚀能力的改进提供理论依据。本文以玻璃纤维为基底,采用聚氨酯为涂层材料自制风力发电机叶片试样。利用自制的XS-40试验台,采用气流挟沙喷射法对试样和真实风力机叶片进行加速冲蚀磨损试验,分别对风力机叶片试样和真实风力发电机叶片进行单因素试验研究,分析涂层冲蚀过程,用SEM观察涂层冲蚀形貌,找出侵蚀机理,根据Bitter理论得出评价体系。再针对冲蚀速度、冲蚀角度和挟沙量等因素进行正交试验,找出冲蚀风力机叶片涂层的最优参数。试验结果表明:试样涂层冲蚀磨损量随着挟沙量增加而增大,涂层冲蚀量跟冲蚀速度呈线性增长;当冲蚀角α<30°时,冲蚀磨损量随着冲蚀角的增大而增多,当冲蚀角α>30°时,冲蚀量随着冲蚀角度的增大而减小,当冲蚀角α≈0°时冲蚀磨损量最大,冲蚀角度a≈90°时冲蚀量最小;真实风力机叶片前缘和迎风面冲蚀量都随着挟沙量的增加而增大,随着冲蚀速度的增大冲蚀磨损更加剧烈,在同一部位的风力机叶片,前缘的冲蚀磨损量小于迎风面的的冲蚀磨损量。在低冲蚀角(α<30°)下的侵蚀机理,涂层主要受剪应力的犁耕和切削作用,而在高冲蚀角(a>60°)时,主要受正应力的挤压作用。由于聚氨酯为塑性材料,强度低而韧性好,切削力作用比正应力作用更加明显,故在低冲蚀角(α<30°)时冲蚀磨损更严重。对涂层冲蚀磨损影响最大的因素是冲蚀速度,其次是挟沙量,影响最小的是冲蚀角度。涂层在冲蚀速度快、挟沙量大、冲蚀角(α≈30°)的情况下冲蚀磨损最剧烈。