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摘要：在实际风电叶片疲劳测试运行过程中，通过监测不同温度下的疲劳测试数据，分别分析了温度对疲劳测试中静态校准、运行过程及最终测试数据评估所产生的影响，对风电叶片在疲劳测试过程中受温度因素影响进行了研究。
关键词：风电叶片；疲劳测试；数据评估；温度；静态校准
引言
全尺寸风电叶片疲劳测试是验证叶片设计及性能的重要环节。尤其在室外试验台，4-6个月的漫长测试周期里，测试会受到很多条件因素的限制，比如风速、温度、覆冰等等，其中以温度因素影响最为显著。然而在目前的相关测试规范中，并没有对疲劳测试中温度因素有详细的要求，因此本文从实际的疲劳测试过程中温度对其产生的影响做出分析，以期发现温度因素最终在疲劳测试数据评估的影响程度。
1.测试方法及数据
1.1 静态校准测试
疲劳测试运行过程中，需要定期进行静态校准测试，从而监测叶片的刚度变化以及重新修订叶片的疲劳振动目标载荷。但是温度因素对疲劳叶片的刚度影响较大，当在设备、样品、人员、测试方法等相关因素保持不变的情况下，比较不同温度条件下静态校准测试的应变数据。结果发现不同温度条件下所获得的静态校准应变值略有不同，因此目标应变值也对应的产生变化，表1显示了在不同温度条件下的静态校准应变和目标载荷。
表1 不同温度下的应变值
1.2 疲劳测试运行过程数据监测
排除雨雪、大风等自然因素外，风电叶片疲劳测试需要不间断运行，如果测试单位所处地域昼夜温差较大，那么随着温度的变化，叶片刚度也将随之改变，从而改变叶片的固有振动频率。而叶片疲劳测试的振动方式是由摆臂式变频电机通过离心振动与叶片达成共振，使得叶片摆动以达到测试振幅要求。当叶片固有频率随温度发生变化的时候，如果电机激振频率保持不变，叶片将无法与电机激振设备达成共振，叶片的振幅会大幅下降。目前的采用措施是使用变频装置实时改变电机的激振频率，始终保持与叶片固有频率一致。图1与图2显示了当不改变激振设备频率的时候，24h内叶片随着温度改变而产生的振幅变化。图3中显示了叶片固有频率的变化。
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图1 24h内应变变化趋势图
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图2 24h内温度变化趋势图
可见，随着温度的上升，叶片固有频率减小，叶片刚度降低，振幅随之增大；之后，温度趋于平稳，固有频率逐渐增大，叶片刚度随之增大，叶片振幅随之减小。叶片振动趋于平稳。
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图3 24h内叶片固有频率变化趋势图
2.疲劳测试结果评估
疲劳测试结束后，需要对测试数据进行分析评估，已确定测试结果是否满足测试规范所要求。由于静态校准在不同温度条件下得到的校准应变是不同的，因此在后期数据分析过程中，采用不同的校准应变作为参考数据，那么得到的最终疲劳损伤数据也是不同的。表2显示了采用不同静态校准数据作为参考值所计算出的疲劳损伤数据。
表2 不同静态校准应变下的计算结果
可见，测试规范中规定叶片考核区域截面在目标弯矩下运行2*106次且叶片没有发生失效性损伤即为满足测试要求。但在L=3m考核截面在两种不同的静态校准应变作为参考值的条件下，最终的损伤结果差别巨大。当以较低温度条件下的静态校准应变值作为参考，那么截面等效弯矩超出目标弯矩1.29%，等效次数高出14%，测试周期提前7天；当以较高温度条件下的静态校准应变值作为参考，那么截面等效弯矩低于目标弯矩1.16%，等效次数低出11%，测试周期延长6天。
3.结论
本文通过监测不同温度条件下的运行数据，经过统计分析得出以下结论：
（1）叶片疲劳测试在进行定期静态校准测试的时候，需要尽量选择温度一致的时间段。以确保静态校准数据的一致性。
（2）叶片的疲劳测试周期应在满足测试要求前提下尽可能缩短测试周期。过长的测试周期会导致温度变化巨大，不利于最终数据统计和温度修正。
（3）叶片的运行数据应该在后期根据测试温度进行温度修正。
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