2025北京国际风能大会暨展览会(CWP2025)：大型风电叶片制造风险及高质量控制措施

北京鉴衡认证中心范海光诚

信创

新协

同进

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录背景高质量控制措施-设计阶段高质量控制措施-制造阶段高质量控制措施-运输、吊装阶段全过程质量认证0104020503随着风电行业追求更高的发电效率和更低的度电成本，大型风电叶片的设计趋势是“轻量化”和“高载荷”，这直接导致了设计安全裕度降低，由此将原本由设计承担的“安全缓冲”转移到了制造环节，使得制造过程的敏感性、复杂性和风险急剧上升。敏感性复杂性制造风险

（隐蔽性）背景大型叶片制造越来越难

工厂：劳动密集型，受人员能力和变动影响较大，新工

厂产品质量普遍较差；

工艺：真空灌注+粘接，隐蔽质量（灌注和粘接）；

叶片结构越来越复杂，定位不准确（多腹板+后缘腹板+

钝尾缘）。铺层工未穿鞋套导致芯材污染拉挤主梁倒角加强布偏移芯材台阶（标准≤1mm）背景UD楔形块与泡沫条台阶拉挤板污染背景

螺栓套空腔主梁褶皱新的制造问题拉挤主梁叶片甩出高质量控制措施

设计阶段一、模型精度背景：

90+叶片，风场运行0.5年

失效形式：叶尖后缘区域裂纹、开裂原因分析：线性屈曲Case01Case02单元类型屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差四面体网格1.8-1.978-六面体网格1.347-25.16%1.554-21.44%

后缘使用四面体建模（稳定，带来额外刚度），设计偏激进（后缘刚度不真实），后缘稳定性不足（未满足相关要求）。倒角比例的影响Case01（2.04）Case02Case03倒角比例屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差按设计倒角比例1.961-1.986-1.915-按某倒角比例2.1137.75%2.084.73%2.0969.45%按不带倒角比例2.1429.23%2.1819.82%2.15812.69%高质量控制措施

设计阶段后缘模型的处理

针对后缘稳定性计算，建议按设计建立对应芯材倒角比例

针对后缘失稳区域，建议进行局部网格无关性验证

，加密网格与分析网格之间稳定性计算结果差异应不超过5%

不建议使用等效腹板替代后缘粘接一、模型精度高质量控制措施

设计阶段二、面外变形背景：

90+叶片，风场运行0.5年

叶片前缘弦向裂纹、小腹板起始位置发白原因分析：2000150010005000-5005001500

2500

35004500-500-1000-1500SS-OR

SS-Def

PS-O+R

PS-Def

在实际工程应用中应重点关注这种正向面外变形，尽量避免面外变形的极值出现在重要截面或易发生失效的位置

摆振受载下的截面变形；后缘壳体均是向外变形，在疲劳循环载荷作用下，就会形成“呼吸效应”；4050607080SS-Min

相对变形

面外变形（呼吸效应）超过允许值20

30PS-Max6040200-20-40100高质量控制措施

设计阶段二、面外变形失效型式与失效机理多样：基于平面应力的分析方式无法准确分析面外变形带来的三维应力，特别是一些面外拉伸应力以及局部区域的面外剪切应力。20001450950

14501950

2450

2950345039504450495054505950645069504

后缘梁体系的失效3面外变形可能引起后缘粘接开裂，如果面外局部较大值出现在后缘芯材4

与UD倒角区域，可能产生较大层间剪切，出现开裂。辅梁体系的失效面外变形引起的层间拉伸应力S33导致辅梁区域分层以及粘接失效；常见的面外变形失效；局部的加强不能完全解决问题，降低整个截面面外变形321

夹芯结构的失效面外变形局部极值出现在夹芯结构，可能导致夹芯结构的分层失效，PS-ORPS-DefSS-ORSS-Def42梁边芯材开裂

主梁粘接开裂-50-500-1000-1500-2000

特别是不同芯材过度区域

面外变形引起主梁粘接开裂以及主梁边缘与芯材交界处出150010005000特别主梁与芯材之间倒角较大或存在富树脂主梁体系的失效现裂纹,精细化设计新技术、新要求常规方法建模-精细化后缘细化芯材倒角区域未体现加载-更充分带角度polar载荷（15°或30°,更精准)常规四方向载荷（90°)增加扭转载荷工况未体现计算分析-新方法非线性稳定性分析，考虑叶片的大变形；依据结构变形更新结构刚度对应工况的极限分析需同步考虑非线性线性屈曲是以小位移小应变

的线弹性理论为基础夹层结构表层起皱分析、芯材极限分析（面外变形）未体现吊装、运输安全性分析（通用方案评估）未体现新方法的论证---部件测试/全尺寸测试未体现碳纤维叶片的防雷评估仿真要求、原材料的规格要求；碳纤维防雷仿真：

需要通过仿真的手段验证等电位位置的合理性未体现

高质量控制措施-设计阶段原因分析：

螺栓套周围富树脂，与壳体界面链接疲劳性能降低。重点关注：

螺栓套缠纱质量；

UD楔形块与螺栓套之间孔隙填充纱束。高质量控制措施

制造阶段一、叶根预制件背景：

80+叶片，风场运行0.5年

失效形式：螺栓套拔出

定位工装松动，腹板定位偏差超差；

腹板错位后粘接合模缝间隙偏小导致的扛模；

早期厚度标准为0.5-8mm，认为越薄越好。重点关注：

保证腹板定位准确：

合模前腹板粘接位置划线或增加定位块粘接要求；

使用一体式下压工装，

严格执行工装每日点检，保证工装合格状态；

调整试合模间隙符合接收标准，连续对过程进行测量验证。高质量控制措施制造阶段二、腹板粘接背景：

90+叶片，风场运行0.5年

失效形式：腹板顶模导致腹板鼓包、发白原因分析：三、工厂认证

新建工厂制造能力评估（人员能力、工装、先进设备等）与一致性（质量保证措施、关键质量控制点）；

稳定性：控制重大变更，提高质量（人员变更、设备变更、型号切换、工艺变更、新材料应用等）；人员 人员要求---培训要求---考核要求-

--上岗证

重大变更---措施---评估和跟踪观察---正常生产。设备与工装

设备（模具）验收要求---点检和保养---始终保持良好状态

设备（模具）

暂停使用---保养和验收---再次使用。

鼓励自动化设备应用（自动打磨机器人）工艺

参数的设置应与设计保持一致

制定合理公差（高要求）

识别各过程特性指标和工艺规范

工艺变更（包括要求、参数、公差等）

--评估验证---修改执行。环境

生产所需要环境（温度、湿度、

除尘、通风等）

提供相关设备保证环境的稳定性。

先进性（高要求）

：公差要求、测量要求

、自动化设备、先进工装等。高质量控制措施

制造阶段记录管理

记录的内容（关键质量控制点等）

记录的方式（以照片为主）

记录的追溯

记录与文件的保存年限测量

测量设备及精度要求

测量方案及测量频率（高要求） 鼓励采用先进的测量设备（测量精度）；局部更高的检测频率；更大的检测范围。产品的一致性

变更控制程序

变更的评审和报备

变更的记录不合格品控制

缺陷分级和维修大纲

针对不合格的性质和程度

，确定对不合格产品的处置方式

经过返工或返修处理的产品

，应重新检验。原材料

规格和型号与批准的图纸一致

原材料入场复检项目及要求

仓库存储应满足相关条件

原材料生产现场要求

原材料的变更---验证--经-批准后执行

高质量控制措施-制造阶段三、工厂认证内部、微观结构识

别；不受芯材限制叶根自动打磨+平面度自动检测减少人工成本；减少安装误差螺栓自动安装手臂叶根端面打磨机DR扫查设备四、过程检验过程检验：

对每一支叶片的生产过程进行监督，

关键质量控制点和质量满足相关要求的评估。

一致性：生产过程与设计一致、与质量保证能力及要求一致。NCR处理满足工艺要求壳体成型、粘接后等关键质量控制点满足工艺要求

高质量控制措施-制造阶段工艺文件与设计图纸和现场记录一致设备模具工装使用状态良好，定期保养现场使用原材料规则型号与设计一致部件成型关键质量控制点变更处理满足企业文件要求出厂检验外观合格过程检验高质量叶片高质量控制措施运输吊装阶段一、运输背景：

90+叶片，运输落地

失效形式：磕伤脱粘原因分析：

恶劣天气导致车辆倾翻，叶片跌落地面，脱粘失效

运输方案与工装仿真：工装（实体建模）

，胶垫（实体建模）

；接触（绑定接触）

；加载：重力、加速度等；

专用运输方案评估：制造工厂到指定风场的路勘（包括道路的宽度、限高、转弯半径）制定的专用运输方案；

高质量控制措施-运输吊装阶段运输方案评估与检验

过程检验：

运输前：确认工装状态、叶片状态、保障措施满足要求；运输中：图像和照片记录；叶片状态（途中停车时）检查；风场到货：图片和记录，叶片状态检查。支架的接触法向力运输方案及工装仿真高质量控制措施运输吊装阶段二、吊装背景：

90+叶片，损伤

损伤形式：吊装磕碰

吊装过程中，吊钩磕碰、损伤叶片原因分析：高质量控制措施

运输吊装阶段吊装方案评估与检验

吊装方案仿真：护板（实体模型）

，

吊带（受力/壳模型）；接触（允许滑动）；

吊装注意事项：1）大型风电叶片应按叶片的结构形状来设计专用吊装方案；高强扁平吊带：承载吨数、宽度、长度；

护板：必须专用、随形；过程检验：保障措施（护板、吊点等）、工装状态、检查（途中、吊装完）2）吊装方式应结合现场风速条件、吊装姿态、工况突变、风速影响等来综合考量采用（2米/秒＜现场风速≤6米/秒，或叶片长度>45m

的条件下，必须使用两点起吊作业）；3）重视叶片前、后缘结构薄弱