1课题背景及意义

近年来，风能作为一种绿色能源在世界能源结构中发挥着愈来愈重要的作用，风电装备也因此得到迅猛发展。根据世界风能协会( WWEA)的报告，截止2009 年底，全球风力发电机组发电量占全球电力消耗量的2%，根据目前的增长趋势，预计到2020 年底，全球装机容量至少为1.9MW，是2009 年的10 倍。在”九五”期间，我国风力发电场的建设快速发展，过去十年中，我国的风力发电装机容量以年均55% 的速度高速增长，2010 年已达1 000 万kW。

随着大规模风电场的投入运行，出现了很多运行故障，因而需要高额的运行维护成本，大大影响了风电场的经济效益。风电场一般处于偏远地区，工作环境复杂恶劣，风力发电机组发生故障的几率比较大，如果机组的关键零部件发生故障，将会使设备损坏，甚至导致机组停机，造成巨大的经济损失。对于工作寿命为20 年的机组，运行维护成本一般占到整个风电场总投入的10% ～15%，而对于海上风电场，整个比例高达20%～25%。因此，为了降低风电机组运行的风险，维护机组安全经济运行，都应该发展风电机组状态监测和故障诊断技术[1]。

叶片是风力发电机组关键部件之一，在工作过程中收到强风负荷、沙粒冲刷、大气氧化与潮湿空气腐蚀等因素的影响，不可避免会出现气孔、裂缝、磨损、腐蚀等问题，如不及时进行处理会导致叶片断裂，严重威胁着机组安全运行，因此对风力发电机叶片实施状态检测与故障诊断研究具有重要意义。风机叶片检测可避免叶片在运行过程中可能出现故障，降低由于突发事故产生的不必要损失及停机维护检修带来的发电损失，减少叶片维修维护成本，直接影响着机组的整体可靠稳定与综合效益[2]。

2风机叶片简介

2.1叶片的材料

风力发电机组在恶劣的环境中长期不停运转,不仅要承受强大的风载荷, 还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击, 以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀[3]。

复合加载条件下的风力涡轮机叶片对于材料的选择是非常苛刻的，高性能的叶片材料应该满足以下几个条件：

（1）低密度。选用密度低的材料可以减少对风机塔的负荷，同时可以减小风机叶片受自身重力的影响；

（2）高强度。高强度的材料可以承受在恶劣的条件下的强风，以及叶片的材料本身产生的重力荷载；

（3）高耐疲劳性。风机叶片收到循环应力的作用，很容易产生疲劳失效。选用高耐疲劳性的材料作为风机叶片的材料以期风机有较长的使用寿命；