Thiết bị sử dụng trong kiểm tra cánh quạt điện gió

Cấu tạo của cánh tourbine điện gió

Các đặc tính của vật liệu tua-bin gió thường có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất hoạt động. Môi trường vận hành của tua-bin ngoài biển khơi phải đối mặt với một môi trường gió phức tạp, với tốc độ lên đến 14 m/s ở nhiều địa điểm. Phải chịu được độ ẩm cao của không khí biển mặn, kết hợp với tia tử ngoại mạnh từ mặt trời. Và các cánh quạt cần phải được chế tạo để làm việc trong môi trường như vậy tối thiểu 25 năm. Vì vậy, luôn có các nỗ lực nghiên cứu trong việc tìm kiếm sự kết hợp tối ưu của vật liệu bền chắc về mặt cơ học và lớp phủ chịu được điều kiện thời tiết, cũng như quá trình kiểm tra trong sản xuất và vận hành để đảm bảo chất lượng cánh quạt đúng với yêu cầu kỹ thuật.

Mặt cắt ngang của cánh quạt tua-bin gió điển hình

Theo trường Đại học Cambridge, các nhà sản xuất tua-bin gió sử dụng vật liệu composite nhiều gấp 10 lần so với cả ngành công nghiệp ôtô và hàng không vũ trụ cộng lại. Nhiều vật liệu composite được tạo thành chỉ bằng hai vật liệu, các loại sợi có độ bền cao và vật liệu cấu trúc. Sợi thủy tinh là vật liệu để tăng cường độ bền chính, nhưng mật độ cao của lớp sợi này đồng nghĩa với việc các cánh quạt lớn trong tương lai sẽ trở nên nặng hơn. Do đó, sợi cacbon thường được sử dụng trong các vùng kết cấu quan trọng, bao gồm các thành phần chịu lực chính. Nhưng vì chi phí cao, carbon không phải là câu trả lời duy nhất cho câu hỏi về các loại cánh quạt mạnh lớn hơn nhưng hơn nhẹ. Sự lựa chọn vật liệu cấu trúc tổ ong hay dạng ma trận cũng quan trọng và khác nhau rất nhiều tùy theo từng nhà sản xuất, từ các loại polyme nhiệt như epoxy, đến các vật liệu mới như chất dẻo. Một nhóm nghiên cứu của Đại học Bristol, đang phát triển các loại polyme tự phục hồi để sử dụng trong vật liệu composite, chúng tự sinh ra các chất kết dính hiệu quả cao khi có bất kỳ vết nứt hình thành trong quá trình sử dụng.

Thiết bị sử dụng trong kiểm tra cánh quạt điện gió

Các giải pháp kiểm tra cánh quạt điện gió của Olympus cho phép kiểm tra phần thân cánh và phần xương (spar caps and shear web) làm bằng các vật liệu dày, suy giảm âm lớn, chẳng hạn như sợi carbon (CFRP) và sợi thủy tinh (GFRP). Với phạm vi quét rộng hơn so với kiểm tra siêu âm thông thường (UT), siêu âm Phased Array giúp việc công kiểm tra đầy thử thách trở nên dễ dàng hơn với:

  • Cải thiện tốc độ quét
  • Tăng mật độ điểm dữ liệu
  • Dữ liệu đáng tin cậy
  • Hình ảnh toàn diện, trực quan

KIT đầu dò Phased Array I5 và nêm SI5

Được tối ưu hóa cho các vật liệu có độ suy giảm cao và khả năng tương thích quét 2 trục được mã hóa

Các đầu dò mảng pha của giải pháp này có tần số từ 0,5 MHz và 1 MHz. Bạn cũng có thể chọn giữa đầu dò tiếp xúc semicontact để quét các phần dày hơn hoặc nêm trễ Aqualene để cải thiện độ phân giải gần bề mặt. Mỗi nêm có thể được cấu hình để quét theo hướng dọc hoặc ngang của cánh quạt bằng cách sử dụng bộ mã hóa Mini-Wheel ™ để quét mã hóa một trục hoặc bộ quét GLIDER ™ hay MapScanner để kiểm tra toàn bộ bề mặt mã hóa 2 trục.

Đầu dò PAUT I5 tần số thấp và nêm

Các ưu điểm của bộ sản phẩm:

  • Đầu dò siêu âm mảng pha với elevation tới 22 mm cho năng lượng đâm xuyên tối đa
  • Chiều rộng bao phủ lên đến 96 mm
  • Cấu trúc nhựa nhẹ

Bộ quét kiểm tra nhanh cánh quạt gió RollerFORM™ XL

RollerFORM trên một mẫu cánh quạt điện gió với OmniScan X3 hiển thị C, S và A-Scans.

Đầu dò và bộ quét dạng bánh xe RollerFORM™ XL là phiên bản có kích thước lớn hơn của bộ quét RollerFORM ban đầu sử dụng trong ngành hàng không, được thiết kế để giải quyết các thách thức khi kiểm tra bề mặt lớn như cánh quạt gió. Bộ quét được tích hợp sẵn với đầu dò mảng pha 1 MHz với bề rộng lớn hơn để cung cấp hiệu suất tín hiệu được cải thiện trên các vật liệu suy giảm như vật liệu tổng hợp. Cung cấp một cách tiếp cận thuận tiện và chuyên nghiệp hơn để kiểm tra cánh quạt gió, bộ quét RollerFORM XL tiện lợi, dễ sử dụng và chỉ cần một lớp nước mỏng để kiểm tra. Với các nút bấm vật lý giúp thu dữ liệu và khởi động tích hợp cũng như tia laser dẫn đường, máy quét RollerFORM XL có khả năng lập bản đồ 2D khi kết hợp với thiết bị OmniScan ™.

Các ưu điểm của bộ sản phẩm

  • Đầu dò mảng pha với elevation 13 mm
  • Độ rộng bao phủ chùm âm lên đến 128 mm
  • Đường trễ nước 25 mm cho phép kiểm tra vật liệu tổng hợp dày đến 50 mm

Vượt qua các thách thức khi kiểm tra cánh quạt tua-bin điện gió

Hình ảnh trực quan khi kiểm tra Spar Cap

Các dạng khuyết tật điển hình được phát hiện bằng siêu âm mảng pha

Chất lượng vùng kết nối của Spar cap cần được kiểm tra. Các nhà sản xuất có thể nhanh chóng kiểm tra và đảm bảo chất lượng của vật liệu thủy tinh hoặc sợi carbon trong quá trình chế tạo.

Hình ảnh trực quan được cung cấp bởi thiết bị Phased array và đầu dò thích hợp giúp người kiểm tra phát hiện dễ dàng hơn:

  • Tách lớp
  • Nếp nhăn, gấp vật liệu
  • Rỗ khí
  • Không kết dính


Kiểm tra liên kết shear web nhanh chóng, đáng tin cậy

A-scan có thể được sử dụng để đo độ dày của chất kết dính. Cũng như kiểm tra chất lượng của liên kết shear web

Việc kiểm tra liên kết shear web là rất quan trọng đối với độ tin cậy lâu dài của cánh quạt. Giải pháp đầu mảng pha sử dụng trong kiểm tra cánh quạt điện gió có thể di chuyển dọc theo cánh quạt — sử dụng bộ mã hóa vị trí để lưu dữ liệu.

Quá trình quét tạo ra hình ảnh quét C trực quan cho thấy khu vực được kiểm tra và với biên độ tín hiệu được mã hóa màu.

Giải pháp này giúp xác định chất lượng liên kết và đo chiều rộng của vùng liên kết dễ dàng hơn. Tại vùng ngoại quan, nếu liên kết tốt, sóng siêu âm sẽ truyền qua chất kết dính và phân tán vào phần shear web, dẫn đến xung phản xạ yếu ở bề mặt (quan sát màu xanh lam hoặc màu vàng trên C-Scan). Trong một số ứng dụng, A-Scan tương ứng có thể được sử dụng để đo độ dày của lớp keo kết dính.

Chế độ hình ảnh C-Scan được sử dụng để dễ dàng xác định chất lượng liên kết dính cũng như đo chiều rộng của vùng kết dính.

Nâng cao hiệu suất quét và kiểm tra với bộ quét kích thước lớn

Kiểm tra bán tự động bằng bộ quét GLIDER dài 1.8m

Mặc dù máy kiểm tra khuyết tật OmniScan là công cụ được ưa thích để kiểm tra thủ công hoặc bán tự động trong quá trình sản xuất và bảo trì tại chỗ, thiết bị như FOCUS PX ™ có thể được sử dụng trong hệ thống kiểm tra tự động trong sản xuất.

Đối với các ứng dụng kiểm tra siêu âm (UT) thông thường, có sẵn các giá đỡ cho phép sử dụng đầu dò M2008 với bộ quét GLIDER ™ hoặc bộ mã hóa Mini-Wheel ™.

SM2008-0L-AQ25 (trái). M2008 0.5 MHz probe (giữa). SM2008-0L-SC (phải).