CN101058236A - 兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机叶片加工技术领域，尤其是一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法。具有的步骤为：材料及工艺准备；模具准备；主梁帽制作；叶片迎风面和背风面壳体制作；叶片根部平台和叶片加强筋制作；叶片定位筋制作；加强筋在背风面或迎风面上的安装、防雷电缆的安装；合模处理，粘合背风面和迎风面、合模后固化；脱模；后处理；叶片表面油漆处理；叶片配重处理；根部螺栓安装。本发明机械化程度高，产品质量性能稳定，生产效率高，材料浪费低，劳动强度小。

Description

兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法

技术领域

本发明涉及风力发电机叶片加工技术领域，尤其是一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法。

背景技术

传统玻璃钢叶片制作技术采用预浸料或接触低压，又称“手糊”，成型方法，逐层铺放增强材料，并用树脂浸透，最后抽真空后固化或者直接敞开的车间完成。这种方法完全由手工完成，劳动生产率低，劳动强度大，现场卫生条件差，产品质量控制难，产品力学性能低等缺点。

中国专利申请《大型风力机叶片真空辅助灌注方法》，公开号CN1721161A，公开了一种叶片真空制作方法，克服了传统预浸料和手糊成型方法的缺点，但只是提供了一种用真空灌注的方法制作叶片上的蒙皮及加强层，而没有系统的提出兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片整体的制作技术方案，如具体真空导入技术控制，叶片联结方案等，使整个叶片的劳动生产效率、劳动强度没有得到进一步改善，产品性能没有明显提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片手糊、预浸料的生产率低，劳动强度大，现场卫生条件差，产品质量控制难，产品力学性能低等缺点，更对大型风力机叶片真空辅助灌注方法进行完善和补充，系统提出一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片整体制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，具有前期制作迎风面和背风面壳体的模具，以及加强筋、主梁帽、根部平台的模具，再用高强环氧胶将用上述模具制成的叶片壳体背风面、迎风面、叶片加强筋、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按叶片结构要求胶结到一起，并进行玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面油漆处理，并进行叶片衡重的过程，具体方法步骤如下：

一)材料及工艺准备，包括增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测定、夹芯材料切割、真空导入过程所需要的各种材料准备；

二)模具准备；

三)主梁帽制作；

四)叶片迎风面和背风面壳体制作；

五)叶片根部平台和叶片加强筋制作；

六)叶片定位筋制作；

七)加强筋在背风面或迎风面上的安装，同时在加强筋上安装防雷电缆，并与尖部防雷接受盘联接；

八)合模处理，包括放置叶片定位筋—预合模—胶结面清理—涂高强合模树脂—合模后固化；

九)脱模，清除叶片表面辅助材料；

十)后处理，包括叶片表面打磨处理、叶片根部打孔处理，以及叶片胶结面用基体材料和增强材料补强处理、根部平台安装；

十一)叶片表面油漆处理；

十二)叶片配重处理；

十三)根部螺栓安装。

具体的说：所述的步骤三)主梁帽制作的过程为：一、铺放铺层，在主梁帽模具上进行铺层，按以下顺序铺放，导流网—隔离膜—脱模布—增强材料—脱模布—隔离膜—真空辅助膜VAP—导流网—树脂通道和真空通道布置—真空检测表安装—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂需温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。

再进一步具体的说：所述的步骤三)主梁帽制作过程中，在根部较厚增强材料铺层和主梁帽下方铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

具体的说：所述迎风面和背风面壳体的结构铺层包括增强材料铺层、夹芯铺层、主梁帽铺层和连续纤维铺层；所述的步骤四)迎风面和背风面壳体的迎风面和背风面制作过程分别都为：一、铺放铺层，在模具上进行铺层，按以下顺序铺放，产品胶衣—增强材料第一次铺放—主梁帽铺放—夹芯材料铺放—增强材料第二次铺放—脱模布—隔离膜—导流网—叶片前缘后缘真空辅助膜VAP铺放—树脂通道和真空通道布置—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。

再进一步具体的说：所述的步骤四)叶片迎风面、背风面壳体制作过程中，在根部较厚增强材料铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

更进一步具体的说：所述的增强材料为玻璃纤维、碳纤维中的一种或其组合；基体材料为环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或其组合；夹芯材料为PVC泡沫、PET泡沫、Balsa轻木中的一种或其组合。

更进一步具体的说：所述叶片所有部件中所使用的增强材料分别为多种规格增强材料单向布、表面毡、平纹布、多轴向织物、连续纤维、纤维直接纱。

本发明的有益效果是，本发明的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，机械化程度高，合理利用多种材料复合，充分发挥增强材料和夹芯材料力学性能，产品质量性能稳定，生产效率高，材料浪费低，劳动强度小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的叶片截面主要结构示意图。

图中1.迎风面和背风面壳体，2.加强筋，3.主梁帽，4.第二加强筋，5.定位筋。

具体实施方式

制作叶片截面主要结构如附图1所示的一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片的具体方法，具有前期制作叶片背风面和迎风面模具，以及加强筋2、主梁帽3、根部平台的模具，再用高强环氧胶将用上述模具制成的迎风面和背风面壳体1、叶片加强筋2、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按叶片结构要求胶结到一起，并进行玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面油漆处理，并进行叶片衡重的过程，具体方法步骤如下：

一)材料及工艺准备，包括增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测定、夹芯材料切割、真空导入过程所需要的各种材料准备；

二)模具准备；包括清理模具表面残留物，对模具表面涂固体脱模蜡抛光处理，或者在模具表面喷涂液体脱模剂。

三)主梁帽3制作；制作的过程为：一、铺放铺层，在主梁帽3模具上进行铺层，按以下顺序铺放，导流网—隔离膜—脱模布—增强材料—脱模布—隔离膜—真空辅助膜VAP—导流网—树脂通道和真空通道布置—真空检测表安装—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂需温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。在主梁帽3制作过程中，在根部较厚增强材料铺层和主梁帽3下方铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

四)叶片迎风面和背风面壳体1制作；迎风面和背风面壳体1的结构铺层包括增强材料铺层、夹芯铺层、主梁帽铺层和连续纤维铺层；迎风面和背风面壳体1的迎风面和背风面制作过程分别都为：一、铺放铺层，在模具上进行铺层，按以下顺序铺放，产品胶衣—增强材料第一次铺放—主梁帽3铺放—夹芯材料铺放—增强材料第二次铺放—脱模布—隔离膜—导流网—叶片前缘后缘真空辅助膜VAP铺放—树脂通道和真空通道布置—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。叶片迎风面和背风面壳体1的迎风面、背风面制作过程中，在根部较厚增强材料铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

五)叶片根部平台和叶片加强筋2制作；

六)叶片定位筋5制作；将定位筋5模具固定在背风面阴模具上，制作合模定位筋，保证合模背风面和迎风面壳体的胶结宽度，选用快速固化体系固化。

七)加强筋2在背风面或迎风面上的安装，同时在加强筋2上安装防雷电缆，并与尖部防雷接受盘联接；根据结构设计要求，一些兆瓦级叶片需在最大弦长处制作第二加强筋4。

八)合模处理，包括放置叶片定位筋5—预合模—胶结面清理—涂高强合模树脂—合模后固化；首先检查加强筋2上面与迎风面的合模间隙，要求5mm以内，其次胶结面清理，并脱脂处理；最后涂合模高强树脂，合模并在50-80℃下根据不同体系要求，后固化8-16小时。

九)脱模，清除叶片表面辅助材料；

十)后处理，包括叶片表面打磨处理、叶片根部打孔处理，以及叶片胶结面用基体材料和增强材料补强处理、根部平台安装；

十一)叶片表面油漆处理；首先对叶片表面的孔洞与合模未填充缝隙进行大腻子补充，固化后打磨；其次对叶片表面的针孔进行小腻子补充，固化后打磨；最后分别上表面底漆和面漆。

十二)叶片配重处理；在叶片尖部预埋入铅粒或者在叶片质点位置玻璃钢配重，保证每套叶片重量在误差范围内。

十三)根部螺栓安装。

上述的增强材料为玻璃纤维、碳纤维中的一种或其组合；基体材料为环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或其组合；夹芯材料为PVC泡沫、PET泡沫、Balsa轻木中的一种或其组合。

上述的叶片所有部件中所使用的增强材料分别为多种规格增强材料单向布、表面毡、平纹布、多轴向织物、连续纤维、纤维直接纱。

本发明的主要发明点在于提出了一种全过程的风力机叶片加工方法。

Claims (7)

1.一种兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：具有前期制作迎风面和背风面壳体的模具，以及加强筋、主梁帽、根部平台的模具，再用高强环氧胶将用上述模具制成的叶片壳体背风面、迎风面、叶片加强筋、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按叶片结构要求胶结到一起，并进行玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面油漆处理，并进行叶片衡重的过程，具体方法步骤如下：

一)材料及工艺准备，包括增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测定、夹芯材料切割、真空导入过程所需要的各种材料准备；

二)模具准备；

三)主梁帽制作；

四)叶片迎风面和背风面壳体制作；

五)叶片根部平台和叶片加强筋制作；

六)叶片定位筋制作；

七)加强筋在背风面或迎风面上的安装，同时在加强筋上安装防雷电缆，并与尖部防雷接受盘联接；

八)合模处理，包括放置叶片定位筋—预合模—胶结面清理—涂高强合模树脂--合模后固化；

九)脱模，清除叶片表面辅助材料；

十)后处理，包括叶片表面打磨处理、叶片根部打孔处理，以及叶片胶结面用基体材料和增强材料补强处理、根部平台安装；

十一)叶片表面油漆处理；

十二)叶片配重处理；

十三)根部螺栓安装。

2.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述的步骤三)主梁帽制作的过程为：一、铺放铺层，在主梁帽模具上进行铺层，按以下顺序铺放，导流网—隔离膜—脱模布—增强材料—脱模布—隔离膜—真空辅助膜VAP—导流网—树脂通道和真空通道布置—真空检测表安装—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂需温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。

3.根据权利要求2所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述的步骤三)主梁帽制作过程中，在根部较厚增强材料铺层和主梁帽下方铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

4.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述迎风面和背风面壳体的结构铺层包括增强材料铺层、夹芯铺层、主梁帽铺层和连续纤维铺层；所述的步骤四)迎风面和背风面壳体的迎风面和背风面制作过程分别都为：一、铺放铺层，在模具上进行铺层，按以下顺序铺放，产品胶衣—增强材料第一次铺放—主梁帽铺放—夹芯材料铺放—增强材料第二次铺放—脱模布—隔离膜—导流网—叶片前缘后缘真空辅助膜VAP铺放—树脂通道和真空通道布置—真空袋铺放—压敏胶带密封，按由内到外的顺序铺层；二、真空导入，真空度达到30mbar以下，维持5分钟到1小时真空表指针不变，然后保持模具温度在30-40℃情况下30分钟到2小时后导入真空基体材料，环氧树脂温度在50-80℃；三、维持真空度8-16小时后固化；四、固化结束后，除去产品表面隔离膜、脱模布及真空辅助材料。

5.根据权利要求4所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述的步骤四)叶片迎风面、背风面壳体制作过程中，在根部较厚增强材料铺层中引入连续纤维铺层，保证增强材料充分浸透；在真空导入过程中引入真空辅助膜VAP铺层，防止基体树脂回流到真空泵中，使基体树脂重新分配到铺层各个部分；真空袋铺放尺寸为产品尺寸的1.3-2倍，每隔50-100厘米处和拐角形成兔耳朵；导流网铺放距离纤维边缘3-15厘米。

6.根据权利要求1至5中任一所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述的增强材料为玻璃纤维、碳纤维中的一种或其组合；基体材料为环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或其组合；夹芯材料为PVC泡沫、PET泡沫、Balsa轻木中的一种或其组合。

7.根据权利要求1至5中任一所述的兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片制作方法，其特征是：所述叶片所有部件中所使用的增强材料分别为多种规格增强材料单向布、表面毡、平纹布、多轴向织物、连续纤维、纤维直接纱。

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