引言

風電葉片是風電系統的核心部分，造價成本占機組成本的20%以上，它的轉動可以將風的動能轉化為可用能源。葉片基體材料主要是環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂，環氧樹脂由于其優良的力學性能、耐熱性能、與纖維界面的黏結性能及成型工藝性能而成為風機葉片最為主要的基體材料。葉片在高空、全天候條件下工作，承受載荷較大，運行環境惡劣，風吹、日曬、雨淋、雷擊、腐蝕等等，時刻受各種介質侵蝕或影響，不可避免地會出現缺陷和損傷，對葉片的性能和壽命造成巨大影響。本文將對風電葉片的失效原因進行分析。

一、 葉片老化

1、化學介質老化

主要體現在對樹脂基體、增強纖維和它們的界面侵蝕破壞，進而對樹脂基復合材料性能的影響。化學介質除向葉片復合材料內部滲透、擴散、使基體溶脹外，還會引發樹脂主價鍵破壞、降解、裂解等老化現象。

2、紫外老化

葉片中的所有纖維，都是靠表面樹脂和涂層的遮蔽作用來阻擋紫外線。因此，樹脂基體的情況決定著增強纖維對紫外輻射的響應。當強紫外線照射到環氧樹脂表面時，會導致鏈的裂解和氧化反應。隨著時間的推移，這些化學反應會導致葉片的硬化、變脆、顏色變化和其他質量問題。

3、物理磨損老化

葉片在多數正常運行情況下，葉片葉尖的速度超過70m/s，在這個速度下，旋轉的葉片與空氣中的顆粒（沙塵、水汽等）碰撞摩擦，其作用效果相當于拿粗糙的砂紙在葉片前緣上摩擦，長時間持續會導致葉片前緣磨損，初期表現為葉片麻面，麻面其實就是細小的砂眼。隨著風機運行時間增長，砂眼會逐步的擴大，特別是有冰凍災害的區域，雨水浸入砂眼反復結冰，擴散速度成倍增加。

4、鹽霧腐蝕老化

葉片，尤其是安裝在海洋環境下，濃烈鹽霧與空氣中的其他顆粒物在葉片靜電的作用下，會在葉片表面形成覆蓋層，嚴重影響葉片氣動性能，產生噪音污染并影響美觀。

二、葉片損壞

1、 斷裂

多發生在葉片根部、中部，呈折斷形式。導致斷裂失效的原因有：

（1）設計缺陷。設計時安全冗余系數選擇過低，葉片根部及葉片中部斷面積過小，斷面形狀不符合強度、剛度要求；葉片實際運行載荷超出設計時的預測極限，過負荷導致葉片毀損；另外，進行極限設計時，風電機組各部件與葉片的空間間距等冗余量設計過小。

（2）葉片材料質量不符合要求。葉片制造中涉及的上百種主輔材料、工具、工裝、模具與設備。生產廠家使用不合格的材料或生產工藝不夠成熟，生產過程控制不到位，導致風電機組葉片質量差，未達到葉片應有的性能。

（3）修復不及時。由于葉片發生腐蝕、老化等問題，未及時修復，會使葉片的損失產生累積效應，在惡劣環境條件下容易發生斷裂。

2、雷擊

風機葉片處于高位,極易遭受雷擊造成損壞。雷擊可能造成接雷器處以及葉片其他部位發生失效。葉片受雷擊損壞的原因總結為以下幾點：

（1）引雷器與葉片接觸處存有裂隙，雨水或吸潮浸濕后，當雷電擊中葉片時，雷電釋放的巨大能量使葉片結構內的浸水材料溫度急劇升高，分解氣體高溫膨脹，壓力上升，引起損傷。

（2）隨著風電機組服役時間延長，葉片表面污濁程度加深，葉片積塵腐蝕其表面，加速葉片表面風化、出現毛刺和彈性減弱，使葉片產生微細裂紋，再加上靜電灰塵形成的混合物會使葉片加速老化。陰雨天氣時葉片表面濕度較大，如遇雷電天氣，極易造成雷電誤導現象。

（3）葉片接閃器處遇雷擊。葉片在雷雨季節過后損傷增加的現實無疑與雷擊有著直接關系。

3、運輸和安裝造成的損傷

該損傷在不同的階段都有可能發生。在運輸過程中裝車、捆綁以及碰擦導致的傷痕，在葉片到場后卸車、吊裝過程中殼體受繩具、夾具損傷后，經過一段時間后就會在葉片的表面形成凹陷現象。有些葉片在運輸、吊裝過程中由于作業不規范而直接被毀損。

總結與展望

本文對風電葉片的失效原因進行分析。葉片是風機的重要組成部分，在自然環境條件下，葉片長期受到高濕、鹽霧、強紫外線、雨雪等多種因素影響，會產生不同程度的腐蝕與磨損，從而影響風電機組的發電效率。當葉片受損嚴重時，甚至會出現斷裂情況，危及風電機組的安全，導致重大安全事故。因此，風電機組正式投產運行以后，需要對葉片進行定期檢測維護，早期發現問題并盡快采取措施，是減少風險、避免事故、降低維修成本的有效方式。