本文關鍵詞：挾沙風作用下風力機葉片涂層沖蝕磨損過程試驗研究

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【摘要】：頻繁的風沙現(xiàn)象致使風力機葉片涂層受到?jīng)_蝕磨損,使得風力機葉片的使用壽命嚴重縮短,這不僅影響了風電場的安全運行而且降低了風電場的經(jīng)濟效益。本文針對以玻璃纖維為基底的風力機葉片表面涂層沖蝕展開深入研究,采用加速沖蝕磨損的方式,研究挾沙風環(huán)境下風力機葉片涂層磨損規(guī)律,明確沖蝕磨損機理并根據(jù)Bitter理論建立評價體系,為在挾沙風環(huán)境下作業(yè)的風力機葉片涂層的抗沖蝕能力的改進提供理論依據(jù)。本文以玻璃纖維為基底,采用聚氨酯為涂層材料自制風力發(fā)電機葉片試樣。利用自制的XS-40試驗臺,采用氣流挾沙噴射法對試樣和真實風力機葉片進行加速沖蝕磨損試驗,分別對風力機葉片試樣和真實風力發(fā)電機葉片進行單因素試驗研究,分析涂層沖蝕過程,用SEM觀察涂層沖蝕形貌,找出侵蝕機理,根據(jù)Bitter理論得出評價體系。再針對沖蝕速度、沖蝕角度和挾沙量等因素進行正交試驗,找出沖蝕風力機葉片涂層的最優(yōu)參數(shù)。試驗結(jié)果表明：試樣涂層沖蝕磨損量隨著挾沙量增加而增大,涂層沖蝕量跟沖蝕速度呈線性增長；當沖蝕角α30°時,沖蝕磨損量隨著沖蝕角的增大而增多,當沖蝕角α30°時,沖蝕量隨著沖蝕角度的增大而減小,當沖蝕角α≈0°時沖蝕磨損量最大,沖蝕角度a≈90°時沖蝕量最小；真實風力機葉片前緣和迎風面沖蝕量都隨著挾沙量的增加而增大,隨著沖蝕速度的增大沖蝕磨損更加劇烈,在同一部位的風力機葉片,前緣的沖蝕磨損量小于迎風面的的沖蝕磨損量。在低沖蝕角(α30°)下的侵蝕機理,涂層主要受剪應力的犁耕和切削作用,而在高沖蝕角(a60°)時,主要受正應力的擠壓作用。由于聚氨酯為塑性材料,強度低而韌性好,切削力作用比正應力作用更加明顯,故在低沖蝕角(α30°)時沖蝕磨損更嚴重。對涂層沖蝕磨損影響最大的因素是沖蝕速度,其次是挾沙量,影響最小的是沖蝕角度。涂層在沖蝕速度快、挾沙量大、沖蝕角(α≈30°)的情況下沖蝕磨損最劇烈。
【關鍵詞】：風力機葉片 沖蝕磨損量 磨損機理 評價體系
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 引言10-16
• 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.1.1 國內(nèi)外開展有關沖蝕磨損的實驗研究11-13
• 1.1.2 風力機葉片涂層磨損研究13
• 1.2 存在的主要問題13-14
• 1.3 選題的目的和意義14
• 1.4 研究內(nèi)容14-16
• 2 試驗設備及研究方法16-22
• 2.1 沖蝕磨損的測量和形貌觀察方法16-17
• 2.1.1 試件涂層材料沖蝕量16
• 2.1.2 沖蝕磨損形貌觀察方法16-17
• 2.2 風沙環(huán)境特性分析17-20
• 2.2.1 沙粒特征分析17-18
• 2.2.2 試驗風速段設置18-20
• 2.3 設置挾沙量的設備20
• 2.4 試件制作設備20
• 2.5 試驗裝置20-22
• 3 風力機葉片涂層加速沖蝕過程22-34
• 3.1 試件制備22
• 3.2 風力機葉片涂層沖蝕過程22-23
• 3.3 試件沖蝕過程分析23-26
• 3.3.1 不同挾沙量對涂層沖蝕量和沖蝕率的影響23-24
• 3.3.2 沖蝕角度對涂層磨損量的影響24-25
• 3.3.3 挾沙風沖蝕速度對涂層沖蝕磨損量的影響25-26
• 3.4 真實風力機葉片沖蝕過程分析26-30
• 3.4.1 挾沙量對真實風力機葉片沖蝕量和沖蝕率的影響27-28
• 3.4.2 沖蝕角度對真實風力機葉片沖蝕量的影響28-29
• 3.4.3 沖蝕速度對真實風力機葉片沖蝕量的影響29-30
• 3.5 最大沖蝕磨損量的探究試驗30-32
• 3.5.1 試件涂層沖蝕量影響因素試驗30-32
• 3.5.2 驗證試驗32
• 3.6 本章小結(jié)32-34
• 4 涂層的沖蝕損傷機理分析34-39
• 4.1 未沖蝕涂層表面機理分析34
• 4.2 低沖蝕角對涂層表面沖蝕損傷機理分析34-36
• 4.3 高沖蝕角對涂層表面沖蝕損傷機理分析36-37
• 4.4 本章小結(jié)37-39
• 5 挾沙風環(huán)境對涂層沖蝕磨損程度的評價39-44
• 5.1 沖蝕磨損評價的計算公式39-40
• 5.2 沖蝕磨損評價實例分析40-43
• 5.2.1 沖蝕磨損量與沖蝕角的關系40-41
• 5.2.2 沖蝕磨損量與沖蝕速度的關系41-43
• 5.3 本章小結(jié)43-44
• 6 結(jié)論與展望44-45
• 6.1 結(jié)論44
• 6.2 展望44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻46-49
• 作者簡介49

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