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风电机组风轮叶片重量的影响因素
发布时间:2017-01-03   浏览次数:151

  随着风电机组单机容量的不断扩大, 风轮叶片的长度也越来越长, 从几米发展到数十米。风机叶片长度的加长必然导致重量的上升, 重量的超差将会影响风电机组的寿命、发电量等。因此, 减轻风轮叶片的重量成为了各个叶片制造厂商急需解决的问题。

 
影响风轮叶片重量的因素有很多, 如材料选取、环境、过程控制、生产工艺等。本文主要从过程控制和生产工艺2 个方面进行了分析。
 
1、过程控制
 
作为以手工制作为主的产业, 一支风轮叶片的制作关键在于生产过程的控制。在生产过程中的微小超差可能不会影响风轮叶片的重量, 微小超差的累加就会影响到叶片最终的重量。
 
因 此, 制作过程中应注重芯材的拼接缝隙、玻璃布的搭接量、风轮叶片灌注时间、涂料的涂覆方式。
 
1.1 芯材的拼接缝隙
 
作为夹芯结构的芯材是降低叶片重量的关键。若拼接缝隙超差, 缝隙内会全部填满灌注树脂。树脂固化后的密度远大于芯材的密度, 树脂密度约为1 200 kg/m3, 芯材密度约为60 kg/m3( 以PVC H60 计算) , 二者相差20 倍, 从而将导致叶片重量上升。
 
1.2 玻璃布的搭接量
 
一般玻璃布搭接量均会有一定范围要求, 如均按照上差要求铺放或超差铺放, 将会使留在叶片中的玻璃布重量上升。
 
1.3 风轮叶片灌注时间
 
灌注时间越长, 注入叶片内的树脂量越多, 导致材料的吸胶量增大, 可能还会影响产品质量
 
1.4 富树脂
 
由于叶片的特殊异型, 使某些位置的玻璃布和芯材不易铺放, 最终导致该位置出现富胶, 尤其是腹板翻边拐角处、叶片后缘立面处、梁制件与芯材结合处等等。这些富树脂的存在不仅严重影响了产品的重量, 更影响了产品的质量。
 
1.5 合模间隙
 
一般理想的合模间隙在3—10 mm, 若合模间隙偏大或超差将会导致合模胶用量加大, 最终使产品的重量超差。
 
1.6 涂料的涂覆方式
 
涂覆方式有喷涂和辊涂2 种, 目前以喷涂方式为主, 但喷涂方式对环境污染严重, 而且使用量大。针对以上影响因素, 均需在生产过程中严格控制, 这不仅需要操作人员具有较高的技能水平, 对相关文件解读, 对工艺方法熟知, 加之熟练的制作
 
经验,尤其对于特殊工序, 要求操作人员需通过相关培训或考试认可后方可上岗, 还需要质检人员对各个环节的检验控制, 技术人员的现场指导及对各类问题的判断。
 
2 生产工艺
 
风轮叶片的生产工艺主要有湿法预浸、预浸料、真空辅助灌注和手糊成型。目前, 国内大部分制作厂商主要是以真空辅助灌注为主、手糊成型为辅的生产工艺, 即主壳体真空灌注预成型—手糊成型粘接角—胶接剪切腹板—合模胶接后固化。
 
真空灌注成型是一种闭模工艺, 在模具上使用塑料薄膜对预铺好的所有增强材料( 玻璃纤维/ 碳纤维、夹心材料等) 进行密封, 并将体系抽至真空状态使其在模具型腔中形成一个负压, 利用这个压力将灌注树脂通过预铺的流道压入铺层中, 让树脂浸润增强材料最后充满整个模具。
 
手糊成型是一种开模工艺, 对预铺好的每一层增强材料使用手糊树脂浸润, 重复此步骤至所有增强材料铺设完毕。
 
从定义上分析, 真空灌注成型工艺在制作真空系统过程中将增强材料间的空气全部排出, 树脂注入后将材料间的间隙全部填充饱满, 使材料间的结合性达到最佳状态, 而手糊成型工艺是人为将增强材料压实, 与真空压力相比, 人为力量大大降低,导致树脂用量增加, 材料间的结合不完全, 导致产品重量的上升。
 
上海艾郎将两半壳体在主模上真空灌注成型的同时, 实现粘接角和预制腹板的一体灌注成型, 使粘接舌由手糊成型调整为真空灌注, 树脂用量减少, 腹板由通过合模胶胶接在壳体上调整为与壳体一体灌注, 大大降低了合模胶的使用量。西门子直接实现了两半壳体、剪切腹板、粘接角等一次灌注成型, 整个过程没有采用手糊成型、没有使用合模胶。可见, 艾郎和西门子的生产工艺均不同程度上降低了风轮叶片的重量。
 
3 结语
 
随着国内风轮叶片产业走向规模化, 客户对叶片的质量要求越来越高, 叶片的重量也越来越备受关注, 这就需要对生产过程控制加强管理, 对生产工艺不断优化, 同时, 也要依靠技术研发, 自动化设备, 高端人才等来实现风轮叶片质量的提高。


来源:中航惠腾风电设备股份有限公司
 关键词:复合材料 | 风力发电
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