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风电叶片真空灌注成型工艺技术研究

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 22:46:16   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:518


  在玻璃钢叶片的结构形式中,叶片剖面及根端构造的设计最为重要。选择叶剖面及根端形式,要考虑玻璃钢叶片的结构性能、材料性能及成型工艺。风机叶片要承受较高的载荷,通常要考虑50~60m/s的极限风载。为提高叶片的强度和刚度,防止局部失稳,玻璃钢叶片大都采用主梁加气动外型的结构形式。主梁承担大部分弯曲载荷,而外壳除满足气动性能外,也承担部分弯曲载荷。主梁常用D型、0型、矩形和双拼槽钢等形式。

  随着叶片尺寸的不断增加,其生产和制造过程中产生了一些在以往中小型中片生产中未曾碰到过的新问题,大型模具问题便是其一。大型复合材料叶片的外形尺寸与其制造模具有着极其密切的关系。为保证复合材料叶片设计外形和尺寸精度,叶片长度越长,成型时对模具刚度和强度的要求就越高,模具的重量和成本也会大幅度提高。为减轻模具重量,降低模具成本,大型复合材料叶片的制造模具基本是用复合材料模具,这意味着叶片可以做得更长。

  3 叶片的成型工艺

  现在的叶片成型工艺一般是先在各专用模具上分别成型叶片蒙皮、主梁及其他部件,然后在主模具上把两个蒙皮、主梁及其它部件胶接组装在一起,合模加压固化后制成整体叶片。具体成型工艺又大致可分为七种①手糊;②真空灌注成型;③树脂传递模塑(RTM);④树脂浸渍工艺(SCRMIP);⑤纤维缠绕工艺(FW)⑥木纤维环氧饱和工艺(WEST);⑦模压。上述工艺中,①、④、⑤和⑥是开模成型工艺,而②、③和⑦是闭模模塑工艺。

  传统的叶片生产一般采用开模工艺,生产过程中会有大量的苯乙烯等挥发性有毒气体产生,给操作者和环境带来危害。另一方面,随着叶片尺寸的增加,为保证发电机运行平稳和塔架安全,必须保证叶片重量轻且质量分布均匀,这就促使叶片生产工艺由开模向闭模发展。采用闭模工艺,如现在常用的真空灌注成型工艺,不但可大幅降低成型过程中苯乙烯的挥发,且更易精确控制树脂含量,从而保证复合材料叶片质量分布的均匀性,可提高叶片的质量稳定性。

  下面详细介绍一下真空灌注成型工艺。真空灌注成型工艺是将纤维增强材料直接铺放在模具上,在纤维增强材料上铺设一层剥离层,剥离层通常是一层很薄的低孔隙率、低渗透率的纤维织物,剥离层上铺放高渗透介质,然后用真空薄膜包覆及密封。树脂灌注体系如图1所示,模具用薄膜包覆密封,真空泵抽气至负压状态。各铺层如图1所示,脱模布为一层易剥离的低孔隙率的纤维织物,导流布为高渗透率的介质,导流管分布在导流布的上面。树脂通过进胶管进入整个体系,通过导流管引导树脂流动的主方向,导流布使树脂分布到铺层的每个角落,固化后剥离脱模布,从而得到密实度高,含胶量低的铺层结构。

  由于整个工装系统是密闭的,在真空灌注成型中有机挥发物非常少,改善了劳动条件,减少了操作者与有害物质的接触,满足了人们对环保的要求,改善了工作环境,工艺操作简单。同时从制品性能上来说,真空辅助可充分消除气泡,降低制品空隙率,能有效控制产品的含胶量,生产受人为因素影响小,产品的质量稳定性高,重现性能好,制品的表观质量好,铺层相同且厚度薄,强度高,相对于手糊成型拉伸强度提高20%以上。该工艺对模具要求不高,模具制作相对简单。与传统工艺相比,其模具成本可以降低50一70%。 真空灌注成型工艺 对树脂粘度的要求较为严格,一般粘度控制在300cps以下。所选的树脂应具有较好的力学性能、耐腐蚀和固化收缩小。增强材料要求对树脂的流动阻力小、浸润性好、机械强度高、铺覆性好(增强材料无皱折、无断裂、无撕裂的情况下能够容易地制成与工作相同形状)、质量均匀性好,工艺流程见图2。

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关键词: 叶片 风力发电机

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