金属技术监督(问答题)

1、问答 1） 什么是韧性断裂？什么是脆性断裂？答：韧性断裂：断裂前有明显的宏观塑性变形，容易被检测到和发现，危险性小。 脆性断裂：断裂前没有明显的宏观塑性变形，断裂突然发生，很危险。 2） 超声波探伤原理是什么？答：超声波探伤原理是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响，来判断结 构内部及表面缺陷的大小、形状和分布。 3） 着色探伤原理是什么？答：液体渗透检测的基本原理是利用渗透液的润湿作用和毛细现象而在被检测材 料或工件表面上浸涂某些渗透力比较强的渗透液，将液体渗入缝隙中，然后用水 和清洗剂清洗工件表面上剩余渗透液，最后再用显示材料施加在被检工件的表面 上，经过毛细作用，将缝隙的渗透液吸出来

2、加以显示。 4） 什么是应力腐蚀破裂？答：金属在拉应力和特定的腐蚀环境的共同作用下发生的脆性断裂称为应力腐蚀 破裂，简称 SCC。 5） 什么是化学腐蚀？有何特征？哪些腐蚀属化学腐蚀？答：化学腐蚀是金属与周围介质发生化学反应而引起的金属腐蚀。其特点是腐蚀 过程中有电子得失而没有电流产生。这类腐蚀主要包括金属在干燥或高温气体中的腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。高温氧化，高温硫化、钢的渗碳和脱碳、氢 腐蚀都是典型的化学腐蚀。 6） 断口宏观分析的作用有哪些？答：寻找断裂源和裂纹发展的路径。判断部件是塑性断裂还是脆性断裂。判断引 起部件失效的受力状态（含组合应力状态） 。粗略地评价设计、制造、运行工况

3、、 材质和介质等因素对断裂的影响。 7） 简述应力腐蚀断口的宏观特征。答：应力腐蚀断口为脆性断口，没有明显的塑性变形、断口与拉应力方向垂直。 断口表面无金属光泽、为褐色或暗色，发生腐蚀氧化。氧化物或腐蚀产物分布不 均匀，在裂源处最多。应力腐蚀裂源常在零件表面，由于化学作用往往在裂源处 形成腐蚀坑。 10） 简述焊接修复前，应做好哪些准备工作？答：a）应查明待修复部件的钢材牌号，收集该钢材的焊接性资料； b）根据待修复部件选用合适的焊接材料。对可以预热和热处理的焊接修复，一般 推荐选用与母材成分相同或接近的焊接材料；对难以预热和热处理的焊接修复， 应采用高韧性的焊接材料； c）拟定的焊接工艺应该

4、得到评定或验证； d）焊工应进行培训和施工前练习； e）对于需要进行变形控制的部件应装设测量器具并完成初始值测量。在修复中应 跟踪并记录过程中和终了时的变形量。 11） 修配工地二级车工丁(男,21 岁,二级车工),打完球洗澡后，脚穿布底鞋，光着上身来到张力配制平台( 非本人作业时间)，拿起一个电焊面罩，站在焊 工陈背后看他施焊.过了一会儿说： “你焊的不好，给哥们，看我焊的！ ”陈 从背后把焊把递给他，丁执着过焊把就倒在了平台上，脸朝上，右手拿着的焊把贴在左胸。急送卫生抢救，发现左胸有电灼烧伤痕迹，系电流击穿心脏，抢救 无效死亡。事故原因分析：非焊工进行焊接，且未穿戴个人防护用品（未戴焊 工

5、手套，未穿绝缘鞋） ，是造成触电事故的主要原因。电焊把钳根部接头漏电是 事故发生的直接原因。焊工把自己工具给非焊工操作，违犯劳动纪律，是发生 事故的原因之一。针对该事故案例，制订相应的预防措施？ 答：预防措施： （a ）工器具在使用前必须进行检查，有缺陷不得使用； （ b）非电 焊工不得施焊工； （c）焊接作业必须正确使用个人防护用品。 如何从运行年限分析叶片损伤状况？ 答：风力机正常运行情况下，叶片会在不同年限出现下列相应的受损状况： 两年。胶衣出现磨损，脱落现象，甚至出现小砂眼和裂纹。 三年。叶片出现大量砂眼，叶脊迎风面尤为严重。风力机运行时产生阻力，事 故隐患开始显示。 四年。胶衣脱落至

6、极限，叶脊可能出现通腔砂眼横向细纹及裂纹，运行阻力增 加，叶片防雷指数降低。 五年。是叶片损毁事故高发年限，叶片外固定材料已被风砂磨损至极限，叶片 粘合缝已露出。叶片如同在无外衣的状态下运转，横向裂纹加深延长。这种状态 下，风力机的每次停车自振所发生的弯扭力都有可能使叶片内粘合处开裂，并在 横向裂纹处折断。通腔砂眼在雨季造成叶片内进水，湿度增大，防雷指数降低， 雷击叶片事故出现。 六年。某些沿海风力机叶片已经磨损至极限，叶片迎风面完全是深浅不均的砂 眼，阻力增加，发电量下降。此时叶片外固合材料已完全磨尽，只是依靠自身内 固合在隐象纵生中运转，随时都可能产生事故。 叶片出厂检验要求检验哪些项目？

7、 答：出厂检验是对已经批量生产的叶片产品进行的检验，要求检验以下项目： 每片叶片均要求检验型面翼型的弦长、扭角、厚度等几何数据； 每片叶片均要求检验重量及重心位置； 每片叶片均要求检验叶片连接尺寸； 对具有叶尖制动机构的定桨距叶片应进行功能试验； 每片叶片应进行外观质量检查； 每片叶片应就随件试件纤维增强塑料固化度和树脂含量检验。 对叶片内部缺陷应进行敲击或无损检验； 对成套供应的叶片应检验其配套情况； 制造商与用户商定的其他检验项目。 3） 什么是叶片随件试件检验？随件试件检验的检验项目有哪些？答：叶片的随件试件检验仅适用于复合材料叶片。叶片随件试件检验是每件叶片 生产时都要进行常规检验。目

8、的是保证工艺、材料的稳定性。对于叶片来说，由 于实际原因，不可能对产品进行破坏，需要对每一片叶片安排一个随模试件，对 其主要性能进行测试，该测试结果按常规检验填写在叶片履历或合格证上。该随 模试件要求和叶片一起成型，最好共用一个模具，否则该试件的工艺参数要求应 和叶片成型一致，试件尺寸按照设计要求，切割成符合材料性能测试的标准试件。 试验项目包括抗拉强度、拉伸模量、抗弯曲强度、弯曲模量、抗剪强度、切边模 量。这些项目在万能材料试验机上进行，试验方法的按国家相关标准要求。 4） 膜片式联轴器的原理是什么？补偿范围是多少？答：膜片式联轴器的位移补偿元件是具有弹性的金属片（材料 1Cr18Ni9 ）

9、 ，根据金 属膜片的可变形性能在轴向、径向和角向 3 个方向补偿两连接轴之间偏差。两组 膜片之间用两端带连接法兰盘的薄壁筒连接，薄壁筒用复合材料制造，质量轻， 承载能力强，不但能吸收振动冲击，还具有良好的绝缘性能。膜片式联轴器的补 偿范围为：轴向4mm；角向1；径向6mm。连杆式联轴器的原理是什么？补偿范围是多少？答：连杆式联轴器利用过载保护套，当传递扭矩超过一定数值时可自动打滑，保 护轴系免受损坏，并可自动复位工作，连杆式联轴器利用连杆的铰接、橡胶及关 节形非金属复合材料的可变形性补偿轴向、径向和角向偏差，由于补偿分开在两 个关节完成，互不干涉，故补偿能力较强。 6） 风力发电机组可采取哪几

10、种制动方式？答：风力发电机组可采取 3 种制动方式：机械制动、气动制动、发电机制动。 7） 什么是机械制动？ 答：机械制动装置是一种借助摩擦力使运动部件减速或直至静止的装置。按制动 块的工作状态可分为常闭式和常开式。 齿轮传动的特点有哪些？行星齿轮的传动有哪些优点和缺点？ 答：齿轮传动具有如下特点：传递功率的范围大，速比范围广；能保证瞬时恒定 转速比，传动平稳、准确、可靠；传动效率高，使用寿命长；可以实现平行或不 平行轴之间的传动；齿轮的制造成本、机构安装精度要求高；不宜用于远距离的 传动。 行星齿轮传动的优点： 在传递力矩时和进行功率分流，同时其输入轴和输出轴具有同轴性。 体积小、质量小。结

11、构紧凑、承载能力大； 传动效率高（0.97-0.99） ； 传动比较大； 运行平稳。 行星齿轮传动的缺点：材料优质，结构复杂，制造和安装较困难。 8） 简述齿面的点蚀、胶合、磨损现象？（同江公司 1.5MW 教材）答：轮齿受力后，齿面接触处将产生循环变化的接触应力，在接触应力反复作用下，轮齿表层或次表层出现不规则的细线状疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果，使 齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀，简称为点蚀。 胶合是相啮合的齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属熔焊而撕落 齿面上金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，适当改善润滑条 件及时排除干涉起因，调整传动件的参数，

12、清除局部载荷集中，可减轻或消除胶 合现象。当齿面间落入砂粒、铁屑、非金属物等磨料性物质时，会发生磨料磨损。 齿面磨损后，齿廓形状破坏，引起冲击、振动和噪声，且由于齿厚减薄而可能发 生轮齿折断。 9） 简要介绍变桨轴承检查包括哪几个方面内容。答：防腐检查 检查变桨轴承表面的防腐涂层是否有脱落现象。 检查变桨轴承表面清洁度 由于风力发电机长时间工作，变桨轴承表面可能因灰尘、油气或其它物质而导致 污染。 首先检查表面污染物质和污染程度，然后用无纤维抹布和清洗剂清理干净。 变桨轴承密封检测 检查变桨轴承（内圈、外圈）密封是否完好。 检查变桨轴承齿面 检查齿面是否有点蚀、断齿、腐蚀等现象，发现问题立即修

13、补或更换新的变桨轴 承。 检查变桨轴承噪音 检查变桨轴承是否有异常噪音。如果有异常的噪音，查找噪音的来源，判断原因 进行修补。 10）什么是达克罗涂层？与传统的电镀锌、热浸锌技术相比，达克罗技术有何优点？ 答：达克罗涂层是由鳞片状锌、铝粉片、无水铬酸、还原剂、分散剂、pH 控制剂、 蒸馏水组成的混合溶液，经过喷淋或浸泡、甩干涂覆在零部件表面, 然后再经过 260330烘干固化后形成的一种涂层。与传统的电镀锌、热浸锌技术相比，达 克罗技术的优点主要包括： 超常的耐蚀性。锌的受控电化学保护作用，锌、铝片的屏蔽效应以及铬酸盐的 自我修复作用使得达克罗涂层具有很高的耐蚀性，比传统的镀锌处理耐腐蚀性提

14、高 710 倍。 极佳的耐热性。因为达克罗涂层的铬酸聚合物中没有结晶水，且铝锌片的熔点 较高,所以涂层高温耐蚀性极好。达克罗涂层在 250下连续长期使用，其耐蚀性 能几乎不受影响，而电镀锌层表面钝化膜在 70左右就开始被破坏。 无氢脆性。达克罗技术处理过程中无酸洗、电沉积、电解除油等工序，也就没 有电镀锌过程导致析氢的电化学反应，因此特别适合于处理弹性零件和高强度的 工件。 良好的可再涂性。达克罗涂层外观为银灰色，与基材、各种涂料均有良好的结 合力，可作为面层使用，也可作为各种涂料的底层使用。 优异的渗透性。达克罗处理液能渗入工件紧密结合处，形成防锈涂层，所以可 以应用它来提高内外面的防锈能力

15、。 污染小。电镀锌时存在含有锌、碱、铬酸等的污水排放问题，会造成较大的污 染，热浸锌时温度较高，释放的锌蒸汽和 HCl 对人体健康危害较大。由于达克罗 处理是一个封闭的处理过程，在烘烤过程中挥发的物质主要是水，不含有其它有 害物质，对环境污染小。 1） 按照华能安函201336 号文件中国华能集团公司风力发电重点反事故措 施规定，为防止风力发电机组火灾事故的发生，在风力发电机组设计、选型、制造阶段，有哪些重点要求？ 答：为防止风力发电机组火灾事故的发生，应认真贯彻执行 GB 50229-2006火力 发电厂与变电站设计防火规范 、DL 5027-1993电力设备典型消防规程 、公安 部令第 1

16、06 号建设工程消防监督管理规定等有关国家标准、行业标准和规程 规范，集团公司防止电力生产事故重点要求 （试行）等相关企业标准和有关规 定，并提出以下重点要求： a) 风力发电机组机舱、塔筒内必须选用阻燃电缆，机舱内保温材料必须用阻燃材 料。 b) c) 靠近加热器等热源的电缆应有隔热措施，靠近带油设备的电缆槽盒应密封。 风力发电机组机舱内油系统应尽量避免使用法兰连接，法兰禁止使用塑料垫、橡皮垫（含耐油橡皮垫）和石棉纸进行密封，确保油系统应严密不漏油。 d) e) 油管道要保证机组在各种运行工况下自由膨胀。 油系统加热温度应根据油品种类严格控制在允许温度范围内，并有可靠的超温保护措施。 f)

17、g) 风力发电机组内各电源母线排均要加装绝缘护套。 风力发电机组刹车盘处应加装合适且合格的防护装置，防止刹车盘摩擦引起火花造成火灾事故。 h) 加热器应安装在远离油系统、电缆通道等易燃设备的地点。距离较近时，应有可靠的阻燃隔离措施。 i) 风力发电机组塔筒底部、机舱内应配置合适的消防器材，并可靠固定，条件允许的情况下应安装机舱火灾预警系统和机舱自动灭火装置。 按照华能安函201336 号文件中国华能集团公司风力发电重点反事故措施 规 定，为防止风力发电机组火灾事故的发生，在风力发电机组运行、维护阶段，应采取哪些重要措施？ 答：为防止风力发电机组火灾事故的发生，在风力发电机组运行、维护阶段，应

18、重点采取以下措施： a) 在机舱内应使用非易燃清洗剂，不准使用汽油、酒精等易燃物品清洗、擦拭设 备，确保风力发电机组内无杂物。 b) 禁止在机舱内油管道上进行焊接工作。非金属油管鼓包、渗漏等破损必须立即更换，确保风力发电机组内无积油。 c) 运行值班人员应监控设备轴承、发电机、齿轮箱及机舱内环境温度曲线变化，发现异常升高现象，应立即停机进行检查。 d) 认真核对风力发电机组、箱式变压器保护定值，做到保护定值配合合理，并定 期校验。熔断器应按技术要求进行更换，不得擅自改变容量。 e) 巡检中对母排、并网接触器、励磁接触器、变频器、变压器等一次设备动力电 缆连接点及设备本体可能发热引发火灾的部位，

19、要定期用红外线测温仪进行温度 探测，每年应采用红外成像仪对可能发热引发火灾的部位做一次温度探测。 f) 定期检查、清扫集电环，及时更换磨损严重的碳刷，防止出现环火引发火灾事故。 g) 定期对发电机轴承系统进行维护保养，以防因发电机轴承抱死，连轴器系统脱离损坏，高速摩擦起火。 h) 加强风力发电机组液压系统的检查维护，防止液压系统因压力不足、刹车片过磨损，在机组紧急刹车时，刹车盘不能立即抱死造成高速摩擦，引起火灾。 i) 按规定对风力发电机、动力电缆进行维护、预防性试验，检查绝缘情况，防止绝缘损坏造成短路，引发火灾。 j) k) 按规定对电缆接线端子力矩进行检查，防止螺栓松动造成接触电阻增大发热

20、。 按规定定期对风力发电机组防雷系统和接地系统进行检查，防止机组在遭受雷击时由于接地不合格，发生火灾事故。 l) a) 定期检查消防器材是否合格，消防装置运行是否正常。 风力发电场金属监督三级预警项目有哪几项？答：风力发电场金属监督三级预警项目有 1 项，内容是：主要受监金属部件，如 风机塔筒、叶片、机舱底板、齿轮箱、轮毂、主要受力螺栓存在影响安全运行的 缺陷，未按规定及时消除。 试列出轮毂、主轴、齿轮箱体、齿轮、内齿圈、齿轮轴通常使用的材料。 答：a）轮毂材料宜选用球墨铸铁材料，也可选用 HT250 以上的普通铸铁或其他具 有等效力学性能的材料（如铸钢等） ； b）齿轮箱箱体通常选用球墨铸铁

21、或铸钢件，或其他具有等效力学性能的材料； c）齿轮、齿轮轴宜采用优质低碳合金钢制造，如 20CrMnMo 、17CrNiMo6 材料制造； d）内齿圈宜采用与齿轮相同的材料或 42CrMoA、34Cr2Ni2MoA 等材料制造，经渗 碳、渗氮处理或其他方式的热处理。 安装阶段，应对高强度紧固件螺栓、螺母和垫圈做哪些试验和检测项目？ 答：安装阶段，应委托有资格的第三方对高强度紧固件螺栓、螺母和垫圈进行以 下试验检测并合格： a）对同批次、同规格高强度紧固件的螺栓加工试样进行拉伸和低温冲击性能、脱 碳层深度、低倍缺陷、非金属夹杂物、微观组织、化学成分的试验检测，以及实 物楔负载荷、芯部硬度机械性能

22、的试验检测；对螺母进行保证载荷、硬度试验检 测；对垫圈进行硬度试验检测； b）对同批次螺栓抽查 10 件，分别进行超声波和磁粉检测； c）对同批次、同规格螺栓，抽样 2 个进行化学成分检验，检验结果应符合相关标 准的规定。 你作为风电场金属监督专责工程师，安装过程中，遇到监督范围内的金属部件检查发现缺陷或开裂、断裂失效，应该采取哪些措施？ 答：安装过程中，监督范围内的金属部件检查发现缺陷或开裂、断裂失效时，应 及时查明原因，并采取以下处理措施： a）塔筒、机舱底板母材和焊缝，以及轮毂、紧固件等受监范围内金属部件检查发 现裂纹等其他超标缺陷时，应及时安排进行返修处理；并按照相关标准规定或根 据具

23、体情况扩大检查范围，检查方法除选择目视检测外，也可以选择磁粉检测、 超声波检测方法。 b）紧固件安装前或安装过程中，如发生螺栓断裂情况时，应对同批次螺栓全部暂 停安装使用。待取断裂螺栓，以及同批次的同类型规格、不同类型规格未断裂螺 栓各一根进行原因试验分析后，如确定为材质原因时，则应对同批次的同类型规 格所有螺栓连接副进行更换处理，否则只对断裂螺栓连接副作更换处理。某风电场为 1.5MW 风力发电机组投产 2 年来发生 4 次齿轮箱齿轮断齿事故， 齿圈断裂，行星轮断裂（见下图） 。试对其可能的失效原因进行分析，并提出加强 齿轮箱金属技术监督的措施。 答：齿轮箱失效有多方面的原因，主要有以下几点

24、： （a）制造质量不符合要求。如齿轮、内齿圈材料性能达不到标准要求；齿轮制造 过程中渗碳淬火时工艺控制不当，导致轮齿表面存在贫碳层，导致此处强度低， 是薄弱部位和应力集中部位，裂纹从此处产生导致齿轮断裂。 （b）运行中巡检不到位。齿轮箱发生了油温高报警，但是未引起注意。如齿轮箱 存在较大的周期性振动，造成轴承在运转过程中产生了波纹状凹槽的压痕，运行 中摩擦增大，磨损加剧，温度升高，发生磨损、剥落，最终导致轴承的失效，造 成齿轮箱损坏。 （c）运行中检修维护不到位，导致齿轮箱失效。如润滑油油位过低，或润滑油长 时间运行老化、润滑性能下降而未及时取样化验，使其对齿轮、内齿圈的润滑、冷却作用差，导致

25、齿轮磨损、温度升高失效。 （d）发电机、联轴器绝缘电阻差，使发电机或雷击的强大电流流过齿轮，造成电 灼伤、电腐蚀，使齿轮温度升高、发生磨损、腐蚀失效。 （e）齿轮箱安装质量差，传动链轴系及发电机轴系对中性差，齿轮箱振动大，导 致振动磨损失效。 （f）齿轮箱选型不当，不适用于该风电场的风况。如风速、风 向变化剧烈，需要不断的调整偏航、变桨系统及频繁启停，对该风机齿轮箱造成 巨大的冲击，该型号齿轮箱设计时未考虑到此处的运行条件，很快发生齿轮箱齿 轮断裂事故。 加强风电机组齿轮箱金属监督的措施： （a）把好齿轮箱设计、制造质量关，科学论证，对齿轮箱监造、监检严格把关， 质量符合要求； （b）严格执行

26、定期巡检制度，发现齿轮箱振动大，有异响，油温高，马上采取措 施； （c）齿轮箱安装过程中现场应严格监督和验收，使齿轮箱安装质量优良，对中性 好，振动小； （d）定期对齿轮油油样进行化验，发现齿轮箱油性能不符合要求及时更换； （e）定期检查、定期维护时进行内窥镜检查，掌握齿轮箱部件的运行状况；并及 时发现齿轮箱部件的缺陷； （f）加强雷击防护的检查，定期测量传动链及发电机轴、联轴器等部件的绝缘电 阻，及时发现并处理绝缘电阻低的隐患； （g）安装齿轮箱自动故障诊断系统，及早预测、报告齿轮箱安全隐患。 某风电场 3 号风机采用 MY1.5s 三叶片水平轴式变桨速恒频风力发电机组，运 行不到 2 年，

27、2012 年 12 月 11 日，风速较高，该风场 3 号风机报故障，检查发现 一个桨叶脱落，桨叶连接螺柱断裂。该风机叶片与变桨轴承的连结是采用 T 型螺柱的连接方法，是由螺柱和交叉（圆柱）螺母构成的。答： 风电场委托某科研单位做了多项试验，结果是螺柱超声波探伤未见缺陷，螺柱化 学成分、硬度值、拉伸性能、冲击吸收能量等试验结果满足标准要求；螺柱断裂 有以下特征： a）螺柱组织正常，未见明显脱碳；螺牙顶部存在折叠，但尺寸满足标准要求。除 断口附近螺牙底部微裂纹（长 0.06mm）外，断裂螺柱的组织性能试验结果正常， 断面干净、颜色均匀，无明显附着物及腐蚀痕迹，无疲劳扩展痕迹； b）螺柱断裂整体垂

28、直于与轴线，断口整体基本沿轴线中心对称，断口平整、光洁， 呈准解理形貌；判断断裂是在正应力作用下的一次性脆断； c）断口上垂直于主断口的二次裂纹较少； d）在紧挨初始断口的螺牙底部发现有原始微裂纹，裂纹与断口断裂方向相同，且 与断口相连，裂纹附近母材在制样过程中缺失，缺失母材下垢层主要为氧化物， 氧含量较高。 请回答以下问题： （1）你作为风电场技术人员，应做那几个方面的工作？ （2）请你总结出桨叶连接螺柱断裂原因，以及风电场应采取的措施。 答： （1）作为风电场技术人员，应对螺栓做以下分析工作： a）做超声波探伤或渗透、磁粉探伤工作，检查其他螺栓是否存在裂纹缺陷； b）化学成分检查；分析螺柱

29、化学成分是否合格； c）拉伸试验，检验螺栓金属力学性能是否合格； d）做实验室金相检查，检查微观组织是否存在微裂纹、夹杂、折叠、脱碳层以及 淬硬组织，组织不均匀等情况； e）对断面进行扫描电镜分析，检测螺栓断面断裂状态； f）硬度检查，确定组织的性能。（2）总结桨叶连接螺柱断裂原因，有以下几个方面的因素： a）螺柱材料质量合格； b）螺柱的断裂与腐蚀、疲劳等因素无直接关系； c）断裂应是过载造成的，可判断断裂发生的速度较快。螺柱断裂时应承受了较大 的冲击载荷作用； d）螺柱 T 型螺母侧断裂是在正应力作用下的一次性脆断，主要原因应是瞬时载荷 过大，螺柱螺牙底部的原始微观缺陷（试验发现微观裂纹长

30、 0.06mm）对螺柱的断 裂起促进作用。 e）断裂的螺柱存在原始缺陷。在螺栓承受较大载荷时，因应力集中效应，会在螺 柱微观缺陷处形成较大应力，从而首先开裂，并扩展造成断裂。 应采取的措施是： a）按照风机制造厂维护手册正确对叶片连接螺栓进行紧固和力矩检查； b）在安装、运行、维修过程中避免螺柱承载过大； c）极端天气条件下加强风机现场巡查，发现异常及时处理。风力发电机组风轮叶片是一种全天候条件下运行的产品，除风况外，设计和 制造时应考虑哪些环境因素对陆上风力发电机组风轮叶片设计寿命的影响？（至 少列出 6 种） 答：温度：叶片工作环境温度范围1040，生产工作温度范围为20 50，超出上述规

31、定范围的，按 S 级处理； 湿度：叶片设计工作环境最高相对湿度一般小于或等于 95%； 雷电防护：应考虑叶片遭雷击的可能性，并采取相应的雷电防护措施； 盐雾：对于沿海地区运行的风力发电机组，应考虑盐雾对叶片的腐蚀影响，应根 据相关 标准要求采取相应的防腐措施；沙尘：应考虑沙尘对叶片的影响，如沙尘对叶片表面的长期冲刷，对机械转动部 位润滑 的影响以及对叶片平衡造成的影响等； 辐射：应考虑太阳辐射及紫外线对叶片的老化影响； 结冰：应考虑叶片表面覆冰对风力发电机组性能和结构安全性的影响。2） 简述采用扭矩法施工时，高强度螺栓的拧紧工艺。 答： （1 ）高强度螺栓连接副的拧紧一般分为初拧和终拧。一般情

32、况下，初拧扭矩 为终拧扭矩的 50%。 （2）采用对称、交叉、逐步、均匀的原则，对连接副实施拧紧， 以确保构件连接的所有连接副的受力均匀。可二人在相对位置同时操作，实施拧 紧。如有定位销，应从定位销处开始拧紧。 （3 ）螺母拧紧时，用小扳手或卡板限 定螺栓的略微跟随转动是允许的，但当需要相当大的力才能限定螺栓的跟转时， 应更换螺栓连接副。 （4 ）初拧完成后，应在每套连接副上逐一用记号笔在螺杆端 面连同螺母、垫圈的侧面划一细直线，以示初拧完毕。 （5 ）同一法兰构件中，连 接副初拧全部完毕后，才可按 4.12 条的终拧扭矩，实施终拧。 （6）终拧时，施加 的扭矩必须连续、平稳，螺栓、垫圈不得与

33、螺母一起转动，如果垫圈发生转动， 应更换螺栓连接副。 （7）初拧和终拧应在同一工作日内完成。 3） DL/T 797-2012 风力发电场检修规程规定：风电场编制年度检修计划的 依据有哪些？ 答：风力发电场应依据设备的检修周期，设备的状态监测报告，设备维护手册提 供的检修要求，当地的气象特点，编制下年度检修计划。3） DL/T 797-2012 风力发电场检修规程规定：风电场年度检修计划的内容 应包括哪些？ 答：检修计划的内容应包括：项目名称，机号、机组类型、维护级别、维护时间、 维护项目、起止日期、列入计划的原因、施工方式、领用物资（材料和备件）和各种费用等。 1） GB/T 19568-2

34、004风力发电机组装配和安装技术规范规定：风力发电机组 安装过程中的安全要求有哪些？ 答：a)安装现场的工作人员应佩带安全装备，如：安全鞋、安全帽、工作服、防 护手套、听觉防护（需要时） 、防护镜（需要时） 、安全带等。 b)高空作业的现场地面不允许停留闲杂人员，不允许向下抛掷任何物体。也不允 许将任何物体遗漏在高空作业现场。 c)安全防护区应有警告标志。 d)吊装物应固定牢靠，防止坠落，发生意外。 e)大型零部件在运输时应采取有效措施，保证运输的安全；应提出对道路的宽度、 最小转弯半径、最大承载力要求，应考虑当地的道路高度。 f)在平均风速大于 10 m/s 时和雷雨气候下不允许吊车工作。

35、g)应有吊装现场的风力发电机组和吊车在吊装中的位置图。气孔形成的原因是什么？ 答：气孔是由于焊接熔池在高温时吸收了过多的气体以及内部冶金反应产生了大 量气体，这些气体在焊接快速冷却时来不及逸出而留在焊缝内，由此形成了气孔， 在熔化焊中，形成气孔的两种气体是氢气和一氧化碳。 什么叫夹渣?夹渣的原因有哪些? 答：夹杂在焊缝中的非金属夹杂物称为夹渣. 夹渣的原因有： （1）从外界带入的夹渣，如母材中的夹渣混入到焊缝中，未清理干净的渣壳、坡口氧化皮、药皮中 的难熔物等，在焊接时滞留在焊缝金属中； （2 ）焊接过程中冶金反应的产物，氧 化物、硫化物、氮化物等在熔化金属凝固较快的情况下，来不及浮出，残留在

36、焊 缝中而形成夹渣； （3）焊接规范不当； （4）焊接操作不正确。 产生未焊透的原因是什么?答：产生的原因有：焊接电流太小；运条速度太快：焊条角度不当或电弧发生偏 吹；坡口角度或间隙太小：焊件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的 熔合。 ） 叶片的铭牌和叶片的使用维护说明书应包括哪些内容？ 答：叶片的标志应包括下列内容： 叶片名称、商标； 制造商名称、详细地址； 叶片规格、型号； 叶片的长度、质量和重心位置等参数； 叶片系列编号和制造日期； 叶片配套号； 其他项目。 叶片的使用维护说明书的内容应包括：制造商名称、叶片描述、风轮直径、额定 输出功率、风轮转速、风轮的功率输出曲线、叶片安装角

37、、切入风速、切出风速、 额定风速、叶片技术数据、叶片各部件的安装原理图，叶片安装、运输过程中的 吊装位置及吊装要求、叶片使用维护要求。 2） 齿轮的材料要求和结构特点是什么？齿轮的加工方法有哪些？ 答：风电齿轮所用材料除了要满足强度、塑性、韧性、硬度等方面具有较好的综 合力学性能外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆性、 冷热温差影响下的尺寸稳定性等。齿轮材料为优质低碳或中碳合金结构钢，外齿 轮推荐采用 15CrNi6、 17Cr2Ni2A 、 17CrNiMo6 、 17Cr2Ni2MoA 、 20CrMnMo 、 20CrNi2MoA 等材料，内齿圈材料推荐采用 34Cr

38、2Ni2MoA 、42CrMoA 等材料。也可采用其他具有 等效力学性能的材料。为了获得良好的锻造组织纤维结构和相应的力学特征，齿 轮毛坯必须使用锻造方法制造，并采取合理的预热处理以及中间和最终热处理工 艺，保证了材料的综合力学性能达到设计要求。大尺寸的铸钢齿轮毛坯的轮齿和孔一般都是铸造出来的，铸造齿轮必须把轴孔锻出，这样可以节省材料并减少切 削工作量。齿轮的机械加工包括：滚齿、插齿磨齿。齿轮粗加工后应进行热处理。 使齿轮具有良好的抗磨损接触强度，轮齿心部应具有相对较低的硬度和较好的韧 性，能提高抗弯强度。齿轮热处理后应进行无损检测，以确保齿面没有裂纹。低 碳合金钢热处理的方法是渗碳淬火，中碳

39、合金钢热处理的方法是表面淬火。齿轮 热处理后必须进行磨齿加工以提高精度。磨齿齿轮应做齿顶修缘，磨齿齿轮副应 做齿向修形。 3） 齿轮箱降低噪声的措施有哪些？ 答：风力发电机组齿轮箱的噪声主要来自各传动件，降低噪声的措施有：适当 提高齿轮精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度；提高轴和轴承的刚度；合 理布置轴系和轮系的转动，避免发生共振。 4） 齿轮箱的可靠性要求高，对其材料有哪些要求？ 答：风力发电机组齿轮箱运转环境恶劣受力情况复杂，要求所用的材料除了要满 足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆 性、冷热温差影响下的尺寸稳定性。 5） 滚动轴承的失效形式有哪几种？

40、答：滚动轴承的失效形式有点蚀、疲劳剥落、过量的永久变形和磨损。 6） 齿轮箱润滑油的要求有哪些？ 答：润滑油应能够起到对齿轮和轴承的保护作用。此外还应具备如下功能： 减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；吸收冲击和振动；防止 疲劳点蚀；冷却、防锈、抗腐蚀。 7） 偏航系统的作用有哪些？ 答：偏航系统的主要作用有 2 个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合， 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，以便最大限度吸收风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组在完成对 风动作后能够安全定位运行。 8） 偏航系统有那哪几种方式？并对其分别介绍。答：偏航系统有

41、被动偏航系统和主动偏航系统两种。被动偏航系统是当风轮偏离 风向时，利用风压产生绕塔架的转矩使风轮对准风向，如果是上风向，则必须有 尾舵；若果是下风向，则利用风轮偏离后推力产生的恢复力矩对风。但是对大型 风力发电机组很少采用被动偏航系统，被动偏航系统不能实现电缆自动解扭，易 发生电缆过扭故障。主动偏航则是采用电力或液压拖动的方式让机舱通过齿轮传 动使风轮对准风向来完成对风动作。 9） 偏航系统常见故障及其原因有哪些？ 答：齿圈齿面磨损，原因有：齿轮副的长期啮合运转；相互啮合的齿轮副齿 侧间隙中渗入杂质；润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态。 液压管路渗漏，原因有：管路接头松动或损坏；密封

42、件损坏。 偏航压力不稳，原因有：液压油出现渗漏；液压系统的保压蓄能装置出现故障， 元件损坏。齿轮箱异常噪声，原因有：润滑油或润滑油脂严重缺失；偏航阻 尼力矩过大；齿轮副轮齿损坏；偏航驱动装置中油位过低。 偏航定位不准确，原因有：风向标信号不准确；偏航系统的阻尼力矩过大或 过小；偏航制动力矩达不到机组的设计值；偏航系统飞偏航齿圈与偏航驱动 装置的齿轮之间的齿侧间隙过大。 偏航计数器故障，原因有：连接螺栓松动；异物侵入；连接电缆损坏； 磨损。 10） 目前世界上绝大多数叶片都采用复合材料制造，复合材料具有哪些优点？（至少列出 5 种） 答：复合材料的优点包括：（a）耐疲劳性能好； （b）耐化学腐蚀

43、性能好； （c）减振性好； （d）介电性能和绝 缘性能好； （e）比强度高； （f）破损安全性好； （g）热导率低、线膨胀系数小； （h） 成型工艺性优越； （i）可制成透明及各种色彩的产品。 11） 雷击造成叶片损坏的机理是什么？答：一方面雷电击中叶片叶尖后，释放大量能量，使叶尖结构内部的温度急骤升 高，引起气体高温膨胀，压力上升，造成叶尖结构爆裂破坏，严重时使整个叶片 开裂；另一方面雷击造成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏。 12） 在风力发电机组中连轴器有哪两种？通常各用在什么位置？答：联轴器常采用刚性联轴器和挠性联轴器两种。挠性联轴器又分为无弹性元件 联轴器（如：万向联轴器） 、非金

44、属弹性联轴器（如：轮胎联轴器） 、金属弹性元 件联轴器（如：膜片联轴器） 。在风力发电机组中，通常在低速轴端（主轴与齿轮 箱低速轴连接处）选用刚性联轴器。在高速轴端（发电机与齿轮箱高速轴连接处） 选用挠性联轴器。 13） 风力发电机组出现哪些故障时应进行停机处理？（至少列出 5 条）答：风力发电机组出现以下故障时应进行停机处理： 叶片处于不正常位置，或与正常运行状态不符时； 风电机组主要保护装置拒动或失灵时； 风电机组因雷击损坏时； 风电机组发生叶片断裂等严重机械故障时； 出现制动系统故障时； 传动链失效时。 14） 塔架外表面的防护处理怎样进行？答：表面预处理：对钢材表面作喷砂粗化处理。喷砂

45、后的清洁度应达到标准规定 的最高清洁度 Sa3 级，表面粗糙度应达到 Ra4070 m，表面预处理后应在规定的时间内进行底层处理。 1） Q/HN-1-0000.08.005-2012风力发电场金属监督技术标准规定，高强度紧 固件原材料的检验要求有哪些？ 答：螺栓制造商应对合金钢紧固件原材料进行 100%的光谱检验；螺栓制造商 应对公称直径大于等于 M30 的螺栓原材料，进行 100%的超声波探伤。2） Q/HN-1-0000.08.005-2012风力发电场金属监督技术标准规定，安装前， 对同批次高强度紧固件的螺栓、螺母、垫圈组成的连接副应委托有资质的第三方 进行哪些方面的检查？ 答：安装前

46、，对同批次高强度紧固件的螺栓、螺母、垫圈组成的连接副应委托有 资质的第三方进行以下检查： a) b) c) 螺栓按同批次抽查 8 件进行机加工试件机械性能、硬度试验； 螺栓按同批次抽查 8 件进行实物机械性能试验； 大于等于 M16 的螺栓，如果技术协议中有常温冲击试验要求时，应按同批次抽样加工 3 组试样（每组试样为 3 件）进行试验； d) 对大于等于 M20 的螺栓同批次抽样加工 3 组试样（每组试样为 3 件）进行夏比 V 型缺口低温冲击试验； e) f) g) h) 螺母按同批次抽查 8 件（同一连接副）进行保证载荷和硬度机械性能试验； 垫圈按同批次抽查 8 件（同一连接副）硬度试验

47、； 螺栓应按同批次抽查 3 件，对螺纹脱碳层进行金相检验； 螺栓、螺母按同批次抽查 2 件进行化学成分检验。3） Q/HN-1-0000.08.005-2012风力发电场金属监督技术标准规定，风力发电 机组安装过程中，监督范围内的金属部件检查发现缺陷或开裂、断裂失效时，应 采取哪些处理措施？ 答：风力发电机组安装过程中，监督范围内的金属部件检查发现缺陷或开裂、断裂失效时应及时查明原因，并采取以下处理措施：部件母材、焊缝检查发现裂 纹等其它超标缺陷时，应及时安排进行返修处理；如发生螺栓断裂情况时，应 对同批次螺栓全部暂停安装使用。待取断裂螺栓，以及同批次的同类型规格、不 同类型规格未断裂螺栓各一

48、根进行原因试验分析后，如确定为材质原因时，则应 对同批次的同类型规格所有螺栓连接副进行更换处理，否则只对断裂螺栓连接副 作更换处理。4） 按照华能安函201336 号文件中国华能集团公司风力发电重点反事故措 施规定，为防止风力发电机组倒塔事故的发生，在风力发电机组运行、维护阶 段，应采取哪些重要措施？ 答：为防止风力发电机组倒塔事故的发生，在风力发电机组运行、维护阶段，应 重点采取以下措施： a) 应定期检查基础混凝土表面有无裂纹，裂纹是否扩大，覆土有无松动，发现异常应立即停机，并进行基础混凝土强度检测。 b) 按规范定期对风力发电机组进行基础沉降观测，定期检查机组基础水平度、塔架垂直度。 c

49、) 定期检查塔筒本体有无变形和焊缝有无裂纹情况（重点检查基础环一对法兰焊缝） ，发现问题要立即停机，同时对同一批次的塔架进行扩大检查，并进行探伤 检测。 d) 每年雨季来临前和入冬前应检查基础环内外与混凝土基础结合处有无明显锈蚀和裂纹，发现锈蚀和明显裂纹应使用防腐、防水材料及时做好防腐处理和防水 渗漏处理，防止基础环松动引发倒塔事故。 e) 每次定期检验项目必须包括有关安全回路的测试和各高强螺栓连接部件的力矩检查。 f) 应每年对各类力矩扳手进行校验，确保紧固力矩准确。g)应定期对超速保护、振动保护检测元件、逻辑元件、执行元件进行整体功能测试，禁止只通过信号测试代替整组试验。 h) 发现风力发

50、电机组声音和振动明显偏大，必须立即停机并对机组全面检查，未查明原因前或未采取可靠安全措施前，不得投入运行。 i) 发生暴雨、台风、地震等恶劣自然灾害后，应立即开展风电场边坡、基础、道路等安全检查，发现隐患须立即进行处理。 j) 当超强风来临时，对未并网的风力发电机应根据来风风向，将其叶轮偏航至迎风向，以确保机组安全。 5） 按照华能安函201336 号文件中国华能集团公司风力发电重点反事故措 施规定，为防止机舱、风轮及叶片坠落事故的发生，在风力发电机组检修、维 护阶段，应采取哪些重要措施？ 答：应重点采取以下措施： a) 按规定和周期做好机组保养、检修维护。对塔架、偏航环、主轴、齿轮箱、轮毂、

51、发电机等固定螺母都应进行位移标识，检查并按照维护周期定期校验各固 定螺栓是否达到规定力矩值，定期巡视检查各螺栓是否存在位移、松动、断裂， 发现异常立即停机，未分析清楚原因，禁止将机组投入运行。 b) 处于滩涂、海上的风力发电机组，在台风前、后，应对塔筒法兰的连接螺栓进行紧固力矩抽查，检查结果应无松动，对法兰、机舱底盘可见焊缝进行目视检 测应无裂纹。 c) 发现塔架、偏航环、主轴、齿轮箱、风轮、叶片、发电机等任一螺栓损坏，应更换该机组同一法兰面螺栓，禁止将拆卸下来的螺栓重复使用，同时尽快对同 批次安装的螺栓进行扩大检查，断裂的螺栓和更换下的螺栓应立即送到有关技术 监督部门，对螺栓的材质、强度进行

52、检测，并进行受损原因分析。 d) 在机组定期检查、维护工作中，应对叶片、导流罩、轮毂、主轴、机械制动系统、齿轮箱、联轴器、发电机、偏航系统、塔架等金属监督范围内部件按规定 检查周期进行定期检验，部件发现缺陷或失效时，应进行原因分析，并采取必要 的整改措施预防失效事故的再次发生。 e) 定期检查机舱主梁( 基座) 、轮毂是否存在裂纹，发现异常，须查明原因，必要时进行探伤检查，检查是否存在轮毂裂纹，确认正常方可投入运行。发生贯穿 性裂纹的轮毂和主梁，该机组不得投入运行，同时应对同批次同厂家设备进行普 查。 f) 严格按照风力发电机组设备厂家维护手册定期对需要润滑的部位进行润滑，严禁混用润滑油脂。

53、g) 按照风力发电机组设备厂家维护手册定期对偏航制动法兰盘和制动卡钳进行检查维护，检查磨损和力矩情况，及时清理锈痕和杂物。 h) i) j) 主轴承出现故障并更换时，应对主轴进行探伤检查，确保轴颈处没有损伤。 齿轮箱运行异常时，应立即停机，对齿轮箱进行检修或更换处理。 焊缝检查有裂纹时，应对所有同类型焊缝进行目视检测，同时对裂纹部位及时安排修复，修复工作应严格按照规定进行。 k) 定期对轮毂进行金属探伤抽检，轮毂螺栓松动、损伤、断裂时，进行 100%力矩复查，如有更换不得重复使用。 l) m) n) a) 定期对机组的叶片进行全面细致近距离检查。 叶片断裂时，立即停机更换处理；更换叶片时，应尽

54、可能成组更换。 更换风轮叶片轴承和偏航轴承材料应按规定进行审核和检验。 在风力机的定期检查过程中，如发现叶片有裂纹、螺栓预紧力偏差明显、螺栓断裂、焊缝检查有裂纹、钢结构防腐层脱落，同时基体金属明显外露等缺陷或 问题时，应采取哪些措施？ 答：在风力机定期检查过程中，如发现以下缺陷或问题时，应及时进行处理：a）叶片有裂纹时，应立即安排进行修复处理；叶片有断裂时，应立即停机进行更 换处理。 b）螺栓预紧力抽查时，如发现螺栓预紧力偏差明显，应对该螺栓连接副全部更换； 同时应对同一法兰面所有螺栓进行预紧力检查。 c）如发生螺栓断裂情况时，则应对同一法兰面螺栓连接副全部更换。 d）齿轮有断裂情况时，应立即

55、停机安排对齿轮或齿轮箱进行更换处理。 e） 焊缝检查有裂纹时， 应对该风机同类可见焊缝进行 100%的目视检测， 有疑问时， 可采用磁粉、超声方法进行检测，同时对裂纹部位及时安排修复处理。 f）钢结构防腐层脱落，同时基体金属明显外露时，应对防腐层进行修复，修复质 量应符合原标准的要求。对海上风电场钢结构的腐蚀速率明显大于相关标准的规 定时，应查明原因，采取措施降低腐蚀速率。 案例分析： b) 某风电场的 1 台 1.5MW 风机 （67.4m 塔架高度） 在无故障报警情况下突然倒塌。据风电场现场人员介绍，当日 15:00 至 17:08，风机没有报故障，17:09 集控屏报 警显示 161 号

56、箱变低压侧跳闸，箱变 A 网通道接点动作，同时机组报警并且通讯 消失。由于当时现场风速较大且已近天黑，因此未到现场处理。第二天到达现场 时发现机组倒塌，在第一节与第二节塔筒法兰处螺栓断裂。机组倒向来风方向， 但略有偏离。机组倒塌后塔架在中下法兰位置发生分离，下段塔筒段仍保持竖立， 中、上段塔筒倒下后仍连接在一起，连接螺栓未发生断裂现象。中下法兰背风向 连接螺栓拉伸断裂，法兰变形不明显。风电场对该机组进行以下工作： （ 1 ）该风电场所在区域倒塔当天出现过一次明显的大风天气过程（轮毂高度处 10min 风速最大值为为 24.03m/s） ，但低于风机设计标准限值。 （2）从该塔筒上取 6 根断裂

57、及未断裂的螺栓试样进行拉伸试验，其中 3 根螺栓测 试值不满足验收要求和国家标准要求。试对该机组倒塌事故失效原因进行分析推断。 答：分析该机组倒塔原因有以下方面原因： （1）虽然事故当天风况均未超过机组设计标准 IEC IIA 类限值，事故当天现场的 大风天气是机组倒塌的一个诱因，不是机组倒塌的事故主要原因。 （2）中下法兰螺栓断裂的主要原因与螺栓预紧力变化有关，其中外载、异常的油 液润滑、运行维护、液压扳手是否检定都是可能的影响因素。螺栓定期维护时预 紧力检查不到位，个别螺栓预紧力不足是导致螺栓断裂的可能因素之一。 （3）螺栓现场取样检测的结果显示存在力学性能不满足要求的情况，这也是导致 螺

58、栓断裂的可能因素之一。6） 某风电场#3 风机 2013 年 8 月 14 日发生叶片损坏折断。此时风电厂仍受台风 “尤特”影响，该风机处于正常运行状态。16：45 发出叶轮超速刹车、变桨 3 驱 动错误故障，随即故障停机。到达#3 风机现场检查发现叶片 3 损坏，约 28 米长叶 片坠落地面，未造成人员伤亡和其他设备损坏。叶片从距叶根约 6 米处迎风面侧 断裂，主体已掉落在地面，内筋板裸露断裂。经现场叶片断裂部位检查发现： a）叶片断口呈不规则撕裂状，断口痕迹新鲜，未发现明显受伤旧痕。 b）叶片断裂处筋板及蒙皮断口基本平齐，断裂处筋板蒙皮已完全撕裂，玻璃钢结 构与芯材之间完全分层。且筋板及内蒙皮层间及蒙皮结构强度极差，即使用手也 可以将筋板及蒙皮玻璃钢结构撕开。 c）叶片蒙皮其内蒙皮及前缘粘接部位均存在疑似树脂含量低及固化不良情况。 请回答以下问题： （1）请结合上述叶片断裂条件，初步分析叶片断裂原因？ （2）此事件暴露出该风电场在金属监督管理上的那些问题？ （3）提出该风电场预防叶片发生断裂的措施？ 答： （1）根据以上情况初步判断，叶片 3 损坏的原因为：叶片存在制造工艺质量问题，致使叶片整体结构强度下降