葉片是風(fēng)電機(jī)組吸收風(fēng)能的主要部件追粉，每臺(tái)機(jī)組一般配置三支葉片，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速高低調(diào)節(jié)槳距角大小箍属，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速短硼。嚴(yán)格來講，三支葉片應(yīng)該進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)檢測公上，但由于葉片長度較大自幕，生產(chǎn)廠家無法進(jìn)行葉片的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)稽徙。為了盡量保證三支葉片的動(dòng)平衡，葉片生產(chǎn)廠通常檢測每支葉片的重量和重心振袋，必要時(shí)進(jìn)行配重很鸥，把重心位置相同、重量一樣的三支葉片編為一組珍语，裝在一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上锤岸。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片在生產(chǎn)過程中，上下殼體合模粘接（葉片前緣粘接板乙、后緣粘接是偷、腹板與上下殼體粘接，如下圖所示）時(shí)需要保證粘接面積和粘接強(qiáng)度募逞，在粘接面上涂抹的結(jié)構(gòu)膠必須充盈蛋铆，因此合模后結(jié)構(gòu)膠必然有擠出，在粘接部位形成流掛凡辱。在葉片運(yùn)行一段時(shí)間后戒职，由于葉片承受風(fēng)載荷，反復(fù)彎曲變形透乾，這些流掛就會(huì)發(fā)生脫落洪燥，掉在葉片內(nèi)部。
二乳乌、結(jié)構(gòu)膠流掛對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響分析
掉落在葉片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)膠流掛捧韵，因在三支葉片掉落的位置、數(shù)量是隨機(jī)的赴碘，打破了三支葉片生產(chǎn)時(shí)的動(dòng)平衡社衰。這些脫落的流掛，在低轉(zhuǎn)速時(shí)隨著葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而在葉片內(nèi)部上下運(yùn)動(dòng)鸡视，形成嘩啦嘩啦的聲音桃旷；如果機(jī)組葉片在某種情況下高速轉(zhuǎn)動(dòng)，就可能引起機(jī)組劇烈振動(dòng)酒半，甚至造成倒塌事故薯舆。葉片內(nèi)部脫落的結(jié)構(gòu)膠流掛對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成的影響如下：
1、運(yùn)行噪音
脫落的流掛引起的噪音和葉片轉(zhuǎn)速相關(guān)晨下，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)引起的離心加速度（V²/R）小于重力加速度（g）時(shí)累冠，脫落的流掛隨著葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而上下移動(dòng)。帶有脫落流掛的葉片在上垂直位時(shí)拳芹，脫落的流掛會(huì)在重力作用下下落蝇罐，從葉尖落到葉根形成噪音；帶有脫落流掛的葉片在下垂直位時(shí)，脫落的流掛又會(huì)在離心力和重力的疊加作用下加速下落合弥，從葉根落到葉尖并撞擊葉尖茉唉，再次形成噪音；即低速運(yùn)行時(shí)败砂，每支葉片隨葉輪旋轉(zhuǎn)一周會(huì)出生二次噪聲赌渣。
當(dāng)葉片轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)動(dòng)引起的離心加速度（V²/R）大于重力加速度（g）時(shí)昌犹，脫落的流掛就會(huì)被離心力甩至葉尖坚芜，隨葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，不再發(fā)出嘩啦嘩啦的聲響斜姥。
2鸿竖、振動(dòng)
（1）低速運(yùn)行時(shí)的撞擊振動(dòng)。
當(dāng)（V²/R）
（2）受控狀態(tài)下高速運(yùn)行時(shí)的葉片不平衡振動(dòng)闪水。
當(dāng)（V²/R）> g時(shí)，葉片內(nèi)部脫落的流掛在葉尖部位蒙具，使三支葉片動(dòng)平衡遭受破壞嬉哥，從而引起機(jī)組振動(dòng)。這種振動(dòng)的頻率隨著葉片的轉(zhuǎn)速升高而升高勒蜀，離心力也隨著葉片轉(zhuǎn)速的升高而增大津咒，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的不平衡。機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后由于變槳控制系統(tǒng)的介入雁碘，葉片轉(zhuǎn)速不再升高哩拔，振動(dòng)頻率和離心力可穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值。
以某品牌141/2.5MW風(fēng)機(jī)為例啥拘，風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速11.5r/min影焙，葉片直徑141米，由于葉尖空間狹小血肯，假設(shè)脫落流掛停留在葉輪半徑70米處诉拔，一支葉片內(nèi)脫落流掛重5kg，其隨葉片在額定轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)形成的離心力可以由下式計(jì)算得出：
離心力 F=MV²/R 式中：M=5kg, R=70m V是葉尖線速度
V由以下公式計(jì)算得出：
V = nлD/60= 11.5 *3.14 *140 /60 ≈ 84（m/s）
F = MV²/R = 5 *(84)²/70 = 504(N)
即：單支葉片內(nèi)5kg的脫落流掛隨葉片在額定轉(zhuǎn)速11.5r/min下轉(zhuǎn)動(dòng)給機(jī)組帶來了額外的504（N）頻率為11.5Hz的不平衡旋轉(zhuǎn)動(dòng)載荷深吠，必然引起機(jī)組的運(yùn)行振動(dòng)。
（3）失控狀態(tài)下高速運(yùn)行導(dǎo)致的事故屎唠。
當(dāng)控制系統(tǒng)失效等原因桑孩，風(fēng)機(jī)發(fā)生飛車時(shí)，即使機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速葉片轉(zhuǎn)速還會(huì)繼續(xù)升高，上述脫落流掛造成的離心力將以與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系的方式增加：
假設(shè)風(fēng)機(jī)飛車后葉片轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min流椒，
則：V = 100 *3.14 *140 / 60 ≈733m/s
F = 5 （733）²/ 70 ≈ 38,378（N）≈3.84t
即：這個(gè)5kg的脫落流掛在隨葉輪100r/min轉(zhuǎn)速下敏簿，對(duì)機(jī)組形成了約3.84噸的離心力，機(jī)組在如此大的周期性離心力作用下將產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)宣虾，同時(shí)對(duì)塔架中下部產(chǎn)生巨大的彎曲力矩惯裕，在振動(dòng)和巨大彎曲力矩的疊加作用下，可以在幾分鐘內(nèi)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)倒塌绣硝。
三蜻势、典型案例分析
案例一 2018年3月25日，寧夏某風(fēng)電場發(fā)生的1.5MW風(fēng)機(jī)倒塌事故鹉胖。
事故概況：2018年3月25日15:27握玛，風(fēng)電場五人對(duì)C04號(hào)機(jī)組進(jìn)行日常維護(hù)，約16:40維護(hù)工作結(jié)束甫菠，兩位風(fēng)機(jī)輪轂維護(hù)人員出輪轂挠铲，并搖出葉輪鎖定位銷，關(guān)閉液壓站高速制動(dòng)器控制閥寂诱，液壓剎車鉗打開网孕，葉輪開始旋轉(zhuǎn)。其中一位運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)異常后搓陈，于16:42'16"按下“手動(dòng)急停按鈕”慢筝，停機(jī)失敗。16:42'28"C04風(fēng)機(jī)報(bào)“超速故障”信號(hào)榄陆，輪轂維護(hù)人員大聲提醒“跑槳啟機(jī)了”沛摩。16:43:07，手動(dòng)采取高速軸制動(dòng)試圖停車剧债，風(fēng)機(jī)報(bào)“本地手動(dòng)停止帽遏、液壓剎車未釋放”故障，但剎車未動(dòng)作昏锨，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升祷鼎。機(jī)艙4名人員立即開始緊急依次通過爬梯下塔。16:45 風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速達(dá)到3946.98rpm度坞。16:46C04風(fēng)機(jī)發(fā)生倒塌映僚。
事故記錄：
1） PLC控制器5分鐘數(shù)據(jù)記錄：16:40至16:45區(qū)間：C04機(jī)組高速軸剎車進(jìn)行了釋放操作，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速從0rpm開始上升点骑，發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為3946.98rpm酣难，最小轉(zhuǎn)速為0rpm，平均轉(zhuǎn)速為1904.045rpm黑滴；主軸最大轉(zhuǎn)速為40.14rpm憨募，最小轉(zhuǎn)速為0rpm紧索，平均轉(zhuǎn)速為18.893rpm。
2） 風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)）故障記錄：16:42'16"進(jìn)行了機(jī)艙急停操作菜谣；16:42'28"機(jī)組激活發(fā)電機(jī)超速故障珠漂；16:42'33" 激活主軸超速故障；可知16:42'16"機(jī)組的轉(zhuǎn)速低于1980rpm（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速軟件保護(hù)值為1980rpm）尾膊。
3） 16:45:37媳危，風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)報(bào)“塔底急停”故障，此時(shí)塔筒劇烈晃動(dòng)冈敛，機(jī)組振動(dòng)值為0.506g待笑，超出0.2g的規(guī)定值，導(dǎo)致常閉觸點(diǎn)的塔底急停線路斷電莺债。16:45:57滋觉，風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)報(bào)“剎車盤磨損”，此時(shí)機(jī)艙晃動(dòng)加劇讼石，聯(lián)軸器已不規(guī)則運(yùn)行導(dǎo)致剎車盤磨損苇赊。16:46，風(fēng)機(jī)附近人員電話上報(bào)C04飛車回乞，風(fēng)機(jī)倒塌忠辛。
4） C04風(fēng)機(jī)第二層塔筒與第一層塔筒脫開，塔筒法蘭連接螺栓全部斷裂夹恨，第二層及以上塔筒連同機(jī)艙整體傾倒哎闻，第一層塔筒未傾倒且未見明顯異常。
事故分析：根據(jù)C04風(fēng)機(jī)運(yùn)行記錄風(fēng)機(jī)飛車闰芒，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到40r/min便導(dǎo)致了機(jī)組劇烈振動(dòng)（晃動(dòng)）致使風(fēng)機(jī)倒塌枚林。該起事故的調(diào)查報(bào)告沒有特別說明風(fēng)機(jī)倒塌前有葉片折斷或解體發(fā)生，由此可以斷定必然是三支葉片的動(dòng)平衡受到了破壞墓运，使機(jī)組產(chǎn)生劇烈振動(dòng)加晃動(dòng)直至倒塌郭菜。
案例二 2015年10月1日，某風(fēng)電場發(fā)生的1.5MW機(jī)組倒塌事故鞍歌。
事故概況：2015年10月1日7時(shí)38分勘伺，某風(fēng)電場1A03號(hào)1.5MW機(jī)組通訊消失，運(yùn)行值班員通知檢修班長褂删，檢修班長匯報(bào)給風(fēng)電場專責(zé)人飞醉，并組織人員到現(xiàn)場進(jìn)行檢查。7時(shí)50分檢修人員到達(dá)現(xiàn)場屯阀，發(fā)現(xiàn)1A03號(hào)風(fēng)機(jī)已倒塌缅帘，下段塔筒法蘭與基礎(chǔ)環(huán)法蘭128顆連接螺栓全部斷裂。經(jīng)現(xiàn)場查勘难衰，塔筒傾倒過程中有約90度旋轉(zhuǎn)钦无，下段塔筒有局部彎曲變形膳音，筒身圓形改變?yōu)闄E圓形，基礎(chǔ)環(huán)法蘭有局部向上變形铃诬；機(jī)艙脫離塔頂距塔筒倒塔方向左側(cè)10米左右，機(jī)艙本體外殼呈碎裂狀態(tài)苍凛；三支葉片嚴(yán)重?fù)p壞趣席，其中一支葉片距根部2-3米左右斷裂飛出距塔基約187米，葉片斷裂處呈撕裂狀醇蝴，另兩只葉片雖未脫離輪轂但損壞嚴(yán)重宣肚。
1A03風(fēng)機(jī)在通訊消失前并未報(bào)故障。再則由于風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)信息上傳服務(wù)器的儲(chǔ)存方式原因推吼，能夠在服務(wù)器上提取的數(shù)據(jù)信息僅是6時(shí)29分48秒之前的10分鐘平均數(shù)據(jù)好阎，調(diào)取1A03號(hào)風(fēng)機(jī)6時(shí)29分48秒之前的10分鐘平均數(shù)據(jù)，記錄期間風(fēng)機(jī)最大風(fēng)速為24.8m/s贮殊、有功功率1559.7kW环胸、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速1901.9轉(zhuǎn)/分。
那么從6時(shí)29分到風(fēng)機(jī)通訊消失的7時(shí)38分這段時(shí)間機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生了什么夫咏？是什么神秘的力量把斷掉的那支葉片甩到了187米之外进裹？而另外兩支葉片與輪轂還連在一起？
事故分析：根據(jù)理論分析和經(jīng)驗(yàn)判斷勿见，完全有理由確定風(fēng)機(jī)在倒塌前發(fā)生了飛車锥萧。葉輪高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致其中一支葉片斷裂飛出，葉輪隨之失去動(dòng)平衡资村，剩余兩支葉片繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)寄旋，在離心力作用下產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和晃動(dòng)，直至倒塌为猩。
案例三 2019年4月12日导而，甘肅民勤周家井風(fēng)電場倒塌傷亡事故。
于2019年4月12日膝舅，民勤航天新能源84#2MW機(jī)組在進(jìn)行定檢工作時(shí)發(fā)生風(fēng)機(jī)飛車致機(jī)組倒塌嗡载，造成4人死亡，1人重傷仍稀，1人輕傷的惡性事故洼滚。目前還未看到詳細(xì)的事故機(jī)組運(yùn)行記錄和完整的事故調(diào)查報(bào)告，僅從公開信息了解到事故發(fā)生的大概過程技潘。
事故概況：4月12日遥巴，84#風(fēng)機(jī)進(jìn)行定檢時(shí)未進(jìn)行收槳操作，三支葉片均停在0°左右的開槳位置享幽，當(dāng)時(shí)風(fēng)速約6m/s铲掐。定檢人員出現(xiàn)操作錯(cuò)誤拾弃，松開了機(jī)組剎車，致使風(fēng)機(jī)啟動(dòng)摆霉，失去控制發(fā)生飛車豪椿。風(fēng)機(jī)在槳葉全開狀態(tài)下持續(xù)空轉(zhuǎn)，迅速加速進(jìn)入超速狀態(tài)携栋，其中一只葉片無法承受過大的離心力而開裂折斷祸弥，另外兩支葉片則繼續(xù)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)組失去了動(dòng)平衡船庐，在兩支葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力作用下機(jī)組劇烈振動(dòng)和晃動(dòng)迁拂，最終導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)倒塌。
四羽捻、總結(jié)
從上面的分析和風(fēng)機(jī)事故案列掸校，可以看到三支葉片的動(dòng)平衡對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行至關(guān)重要，葉片的動(dòng)平衡破壞以后機(jī)組會(huì)發(fā)生振動(dòng)和晃動(dòng)酣疏，失去控制后就會(huì)造成機(jī)組倒塌涮巩。風(fēng)機(jī)倒塌的案例很多，大多與三支葉片失去動(dòng)平衡相關(guān)葛昏。
葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)膠流掛脫落蜈藏，在葉片內(nèi)部隨葉片旋轉(zhuǎn)則會(huì)破壞葉片之間的動(dòng)平衡，雖然在風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速下不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)安全造成致命傷害绝鸡，但在高轉(zhuǎn)速下則會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力迂雪，使機(jī)組產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和晃動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致葉片解體舰褪，風(fēng)機(jī)倒塌皆疹。
因此，葉片制造過程中造成的結(jié)構(gòu)膠擠出形成流掛占拍，如果在機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后脫落略就，則需要在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)及時(shí)取出，減少機(jī)組振動(dòng)和噪聲晃酒，同時(shí)也可以降低機(jī)組倒塌發(fā)生幾率表牢。
