截至2014年5月底，内蒙古电网统调风电装机 容量为11246MW，其中许多风电机组的运行时间 已超出质保期，对风机设备的运行维护显得尤为重 要。然而，由于目前国内风电金属技术监督还未形 成行业标准，对风机设备的运行维护还停留在宏观 目视检查阶段，各类无损检测方法及理化检测手段 均未被使用，不能有效地发现和处理风机设备缺 陷，以致叶片脱离、螺栓断裂、塔筒倒塌、刹车盘开 裂、齿轮箱失效、材质错用等事故时有发生。

本文在总结内蒙古电网所属56家风电场近几 年的金属技术监督工作的基础上，选取国内有代表 性的风机制造厂和零部件制造厂进行实地调研，并对风机设备进行实际检测。据此，拟确定风电场金 属技术监督的部件范围、检验项目、检验内容及相 应的依据标准，为风机设备的运行维护提供技术规 范和技术指导，减少机组在运行中因材料老化、性 能下降等因素而引起的各类事故。 1 风电场金属技术监督部件的范围

在分析了各类风机设备的材质、结构、制造工 艺、运行工况及易出现的缺陷形式的基础上，结合 国内外各大风机制造商运维手册中的相关内容，确 定电厂金属监督的部件范围为：风机塔架、轮毂、主 轴、齿轮箱、叶片、机械制动系统、偏航系统、变浆系 统、主机架、连接紧固螺栓^[1]。下面选取其中的主要 部件进行介绍。 1.1 叶片

叶片（见图 1）是获取风能的关键部件之一，在 气流作用下产生力矩驱动风轮转动。制造叶片的 材料主要有玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、 木材、钢和铝等。风机叶片主要承受风载荷、重力 及离心力，在叶片的叶根部位载荷最大，容易疲劳 失效，另外叶片也易遭受雷击损伤，常见失效形式 为叶片开裂或脱胶。

图1(Figure 1)

图1 叶片

叶片通过高强连接螺栓安装在轮毂（见图 2） 上，然后轮毂将叶片收集的风力转化成扭矩传递给 主轴。轮毂应有足够的强度和刚度，其材料采用球 墨 铸 铁，如QT400-AL，EN-GJS-350-22U-LT等。 轮毂在运行中可能会产生表面裂纹甚至开裂。

图2(Figure 2)

图2 轮毂

主轴（见图 3）的前端通过螺栓与轮毂刚性连 接，后端与齿轮箱低速轴连接。主轴的受力情况较 复杂，既承受轴向力、径向力和剪切力，也承受弯矩 和扭矩。此外风机在经历多次启停后，可能引起主 轴的循环疲劳，因此，主轴材料应具有良好的综合 力学性能，如42CrMo，34CrNiMo6等。主轴一般为 锻件，可能会产生锻造缺陷和疲劳裂纹。

图3(Figure 3)

图3 主轴

齿轮箱（见图 4）的主要功能是将风轮的动力传 递给发电机。齿轮箱材料除满足常规力学性能外， 还应具有良好的抗冷脆性。齿轮箱常见失效类型 有齿轮损伤、断齿、疲劳、胶合、轴承损坏等。

图4(Figure 4)

图4 齿轮箱

主机架（见图 5）也称机座或风机底盘。风机的 主要设备都安装在机架上，机架对各个零部件起支 撑、连接和紧固的作用。根据制造工艺的不同，机 架又分为铸造机架和焊接机架2种，材料为墨铸铁 或优质碳素结构钢，如QT350-22L和Q345E等。机 架可能产生铸造缺陷或焊接缺陷，当受到雷击等强 力冲击时，还可能产生裂纹、发生变形等。

图5(Figure 5)

图5 主机架

塔筒的主要作用是支撑风电机组机舱，承受风载荷引起的组合变形及弯矩、扭矩叠加引起的内应 力。因此塔筒需要具有足够的疲劳强度，能够承受 机组启停、风况变化等造成的振动载荷。塔筒常采 用Q345E等韧性高、低温性能好且具有一定耐蚀性 的材料。塔筒一般由上段、中段、下段及基础环4部 分组成。塔筒常为拼焊结构，每段上既有纵缝也有 环缝，一般采用埋弧自动焊。需重点检查塔筒的焊 接缺陷，特别是下筒节焊缝。 1.7 机械制动系统

风机的机械制动系统一般指其高速轴刹车盘 （见图 6）。刹车盘常为球墨铸铁，铸造缺陷常从开 孔处延伸导致盘面开裂。

图6(Figure 6)

图6 机械制动刹车盘