CN102407602B - 一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，该制备方法根据风机叶片根部的结构特点，先对风机叶片根部进行前期处理，然后采用缠绕机将浸渍树脂的纤维布通过优选工艺缠绕在叶片根部，达到需要的厚度，然后经加热固化处理，再修整后制备得到整体性好，粘接牢固，稳定性好、强度高、质量优的风机叶片。该方法可操作性强，工业化程度高，生产效率高，适用范围广泛，打破了传统二种叶片根部制备方法带来的如：灌注不透、褶皱、包死、制作效率低、依靠胶粘剂粘接不牢固等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电机叶片的制备方法，具体涉及一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法。
背景技术
风能作为新能源的一个重要分支，以其清洁、安全、稳定的特点，受到广泛的关注。风电机组是将风能转化为电能的装置，其中叶片作为风电机组的核心部件之一，其生产过程直接影响风电机组的质量，且随着国内外兆瓦级叶片的快速发展，叶片发电功率越来越大，叶片亦越来越长，因此对叶片性能和制造质量的要求亦愈来愈高。目前，兆瓦级风力发电叶片的成型工艺基本上有两种方式：手糊成型和真空树脂导入成型。这二种成型方式，叶片的整个结构都是在叶片模具中完成的，然而，随着叶片的尺寸越来越大，手糊成型的效率就显得非常低，不利于商业化和工业化；另一方面，由于叶片尺寸变大，根部厚度变厚，对真空树脂导入成型工艺又提出了严格的要求，容易出现灌注不透、褶皱、包死等缺陷。目前还没有其它方法克服这两种生产模式的缺点。
因此，很有必要在现有技术的基础上，研究开发一种生产效率较高，能使叶片根部构成一个整体，稳定性好，强度高的叶片根部制备方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种生产效率较高，能使叶片根部构成一个整体，稳定性好，强度高的叶片根部制备方法，该方法能解决现有技术中工作效率低，灌注不透、褶皱或包死等缺点。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明提供的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法包括以下步骤：
一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、首先将叶片放置在水平支架上，并使叶片的轴线与缠绕机的轴线在同一直线上，而且使缠绕机的缠绕臂和缠绕机的轴线平行，以保证缠绕张力均匀，然后切割叶片根部前后缘粘接位置的玻璃钢及胶粘剂毛边（叶片根部合模成型时在前后缘粘接处常留有部分玻璃钢和粘结剂，在缠绕根部之前需切割修整），然后对叶片的根部缠绕区域表面进行处理圆滑。清理灰尘，然后用干净棉布蘸取少量树脂胶液将叶片根部缠绕区域表面擦拭一遍，以降低表面粗糙度，增加比表面积，同时也可以除去表面残留灰尘。然后在叶片的根部缠绕区域表面均匀刮涂一层用于封堵玻璃钢表面微观不平的结构胶，用平板腻刀将叶片的根部缠绕区域表面的结构胶刮掉，该步骤刮涂结构胶的目的主要是用来封堵玻璃钢表面的微观不平，以便后期缠绕的纤维布能与叶片表面紧密结合；
b、将干纤维布浸渍树脂后收卷在纸筒上备用，将浸渍树脂的纤维布连接在缠绕臂上并用定位器固定住浸渍树脂的纤维布，（本发明根据缠绕臂的结构特点设计一种能固定在缠绕臂上的定位固定器，通过定位器固定在缠绕臂的一端可以使纤维布固定在缠绕臂上，不会松动，缠绕张力一致，方便后续缠绕，可以大大提高缠绕效率）然后通过缠绕机的缠绕臂旋转将浸渍树脂的纤维布缠绕在叶片的根部缠绕区域上，缠绕过程中先缠绕尺寸大的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸小的浸渍树脂的纤维布（本发明在前期大量实验研究过程中发现，如果缠绕尺寸一致的浸渍树脂的纤维布，纤维布不可避免的会出现褶皱、变形等，直接影响到纤维布的缠绕效率和叶片根部的质量，本发明经大量实验研究后表明，以先缠绕尺寸大的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸小的浸渍树脂的纤维布的方式可以解决以上所述的纤维布褶皱、变形等缺点），并在叶片的四周不停的用毛辊赶压气泡，并将气泡完全赶压干净，在叶片根部缠绕需要厚度的浸渍树脂的纤维布，缠绕结束后，在叶片的根部上的纤维布表面铺设一层脱模布，固化后方便后期的表面修整。
c、将缠绕好的叶片的根部放置在加热室内，用热空气加热固化浸渍树脂的纤维布，本发明对浸渍树脂的纤维布的固化条件也进行了大量实验筛选，实验发现浸渍树脂的纤维布的固化加热温度不能超过80℃，超过80℃树脂固化过快容易产生褶皱、变形、纤维布不服贴等缺点，直接影响叶片质量，但固化温度也不能太低，温度太低，树脂固化不充分叶片质量也受到影响，且生产效率低；本发明筛选实验的优选加热固化温度为70℃，固化时间为7个小时，并且在加热过程中，应先低温（40℃～50℃）预固化，用热风机加热时，注意温度的上升速度不能太快，保持在2个小时以上缓慢升温到70℃，最高温度不要超过80℃，待叶片的根部表面的浸渍树脂的纤维布固化后，处理表面的毛刺，最后在表面刮上腻子即可。
作为优选方案，以上所述的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，步骤a中在风机叶片缠绕大壁的中心安装一个激光器，缠绕前先观测激光器射出的点与叶片各个截面和叶片轴线的交点是否在同一处，如果在同一处，即叶片轴线与缠绕机的轴线吻合，如果不在同一处，则要调节水平支架的高度，直到吻合然后固定，本发明采用激光射线对准方式可以保证叶片的轴线与缠绕机的轴线在同一直线上，从而可以保证缠绕张力大小均匀，保证缠绕质量。
作为优选方案，以上所述的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，步骤b在叶片的根部缠绕浸渍树脂的纤维布的过程中，使纤维布紧靠缠绕壁，缠绕机的缠绕臂的张力控制在200N，张力控制精度为5%，缠绕的速度控制在0.3m/s，本发明根据风机叶片根部的结构特点和浸渍树脂的纤维布的特点，通过大量实验筛选不同的缠绕张力（10牛至1000牛）和缠绕速度（0.1至5m/s），以浸渍树脂的纤维布在叶片根部的缠绕紧密度、服贴性、均匀度、是否有褶皱和变形等为评价指标，最后确定缠绕机在缠绕过程中缠绕臂的最佳张力值200N和纤维布在风机叶片根部的最佳缠绕速度0.3m/s，能够使树脂纤维布紧密均匀的缠绕在风机叶片根部，不会出现褶皱或包死等缺点，可以保证叶片根部质量。并且在缠绕过程中，当叶片根部缠绕一定层数纤维布后，本发明通过缠绕机的手摇柄将缠绕机的轴线向前推进一定的工艺距离，优选50mm，然后继续缠绕一定层数纤维布，这种操作方式可以保证纤维布在叶片根部缠绕过渡均匀，不会出现局部厚度不均匀的缺点，可以提高叶片根部的制作质量。
作为优选方案，以上所述的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，步骤b在叶片的根部缠绕浸渍树脂的纤维布的过程中，浸渍树脂的纤维布的尺寸大小范围是1.27m~0.4m，本发明缠绕过程中经过大量实验筛选，确定最佳的浸渍树脂的纤维布的宽度尺寸大小，即0.4至1.27m，因为尺寸过大或过小的浸渍树脂的纤维布在叶片根部缠绕过程中均不能很好的服贴在叶片根部，缠绕不够紧密，容易出现褶皱等，因此本发明在风机叶片缠绕过程中严格控制浸渍树脂纤维布的尺寸大小；并且本发明采用先缠绕尺寸大的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸小的浸渍树脂的纤维布，可以解决纤维布褶皱、变形等缺点。
有益效果：本发明提供的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法和现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，可操作性强，工业化程度高，生产效率高，尤其是采用优选缠绕的方式（包括缠绕张力、缠绕速度、纤维布尺寸大小等主要因素），能使风机叶片根部缠绕成一个整体，制备得到稳定、强度高、耐用、质量优的风机叶片。该方法打破了传统二种叶片根部制备方法带来的如：灌注不透、褶皱、包死、制作效率低、依靠胶粘剂粘接不牢固等缺点。
附图说明
图1为本发明提供的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法的过程示意图。
图2是风机叶片根部横截面的结构示意图。
图3为本发明提供的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法过程中缠绕臂和定位器安装时的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，具体包括以下步骤：
a、如图1所示，首先将叶片(1)放置在水平支架(2)上，并使叶片(1)的轴线与缠绕机(3)的轴线在同一直线上，而且使缠绕机(3)的缠绕臂(3-1)和缠绕机(3)的轴线平行，切割叶片(1)根部前后缘粘接位置的玻璃钢及胶粘剂毛边，如图2所示，然后对叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面进行处理，然后用树脂胶液将叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面润湿，并用干净棉布将多余的胶液擦掉，然后在叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面均匀刮涂一层用于封堵玻璃钢表面微观不平的结构胶，然后用平板腻刀将叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面的结构胶刮掉，备用；
b、将干纤维布浸渍树脂后收卷在纸筒上备用，将浸渍树脂的纤维布(4)连接在缠绕臂(3-1)上并用定位器(5)固定住浸渍树脂的纤维布(4)，如图3所示；然后通过缠绕机(3)的缠绕臂(3-1)旋转将浸渍树脂的纤维布(4)缠绕在叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域上，缠绕过程中先缠绕尺寸大的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸小的浸渍树脂的纤维布，并在叶片(1)的四周不停的用毛辊赶压气泡，并将气泡完全赶压干净，在叶片(1)根部缠绕需要厚度的浸渍树脂的纤维布，缠绕结束后，在叶片(1)的根部(1-1)上的纤维布表面铺设一层脱模布，备用；
c、将缠绕好的叶片(1)的根部(1-1)放置在加热室内，用热空气加热到70℃进行固化7个小时。在加热过程中，先低温（40℃～50℃）预固化，用热风机加热时，控制温度的上升速度，保持在2个小时以上缓慢升温到70℃，最高温度不要超过80℃。使浸渍树脂的纤维布固化，待叶片(1)的根部(1-1)表面的浸渍树脂的纤维布固化后，处理表面的毛刺，最后在表面刮上腻子即可。
以上所述的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，步骤b在叶片(1)的根部(1-1)缠绕浸渍树脂的纤维布(4)的过程中，缠绕机的缠绕臂(3-1)的张力是200N，张力控制精度为5%，缠绕的速度是0.3m/s。
以上所述的改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，步骤b在叶片(1)的根部(1-1)缠绕浸渍树脂的纤维布(4)的过程中，先缠绕1.27米幅宽的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸较短0.4米幅宽的浸渍树脂的纤维布，当叶片根部缠绕5圈纤维布后，本发明通过缠绕机的手摇柄将缠绕机的轴线向前推进50mm的工艺距离，然后继续缠绕5圈纤维布以保证纤维布在叶片根部缠绕过渡均匀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种改良的兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、首先将叶片(1)放置在水平支架(2)上，并使叶片(1)的轴线与缠绕机(3)的轴线在同一直线上，而且使缠绕机(3)的缠绕臂(3-1)和缠绕机(3)的轴线平行，切割叶片(1)根部前后缘粘接位置的玻璃钢及胶粘剂毛边，然后对叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面进行处理，然后用树脂胶液将叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面润湿，并用干净棉布将多余的胶液擦掉，然后在叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面均匀刮涂一层用于封堵玻璃钢表面微观不平的结构胶，然后用平板腻刀将叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域表面的结构胶刮掉，备用；
b、将干纤维布浸渍树脂后收卷在纸筒上备用，将浸渍树脂的纤维布(4)连接在缠绕臂(3-1)上并用定位器(5)固定住浸渍树脂的纤维布(4)，然后通过缠绕机(3)的缠绕臂(3-1)旋转将浸渍树脂的纤维布(4)缠绕在叶片(1)的根部(1-1)缠绕区域上，缠绕过程中先缠绕尺寸大的浸渍树脂的纤维布，然后再缠绕尺寸小的浸渍树脂的纤维布，并在叶片(1)的四周不停的用毛辊赶压气泡，并将气泡完全赶压干净，在叶片(1)根部缠绕需要厚度的浸渍树脂的纤维布，缠绕结束后，在叶片(1)的根部(1-1)上的纤维布表面铺设一层脱模布，备用；
c、将缠绕好的叶片(1)的根部(1-1)放置在加热室内，用热空气加热固化浸渍树脂的纤维布，待叶片(1)的根部(1-1)表面的浸渍树脂的纤维布固化后，处理表面的毛刺，最后在表面刮上腻子即可；
步骤b在叶片(1)的根部(1-1)缠绕浸渍树脂的纤维布(4)的过程中，缠绕机的缠绕臂(3-1)的张力控制在200牛，张力控制精度为5％，缠绕的速度控制在0.3m/s；
步骤b在叶片(1)的根部(1-1)缠绕浸渍树脂的纤维布(4)的过程中，浸渍树脂的纤维布的宽度大小范围是0.4至1.27米；
步骤b缠绕过程中，当叶片根部缠绕一定层数纤维布后，通过缠绕机的手摇柄将缠绕机的轴线向前推进50mm的工艺距离，然后继续缠绕纤维布；
步骤c中浸渍树脂的纤维布加热固化温度为70℃，固化时间为7个小时。
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Effective date of registration: 20231009 Address after: No. 17 Zhenhua East Road, High tech Industrial Development Zone, Lianyungang City, Jiangsu Province, 222006 Patentee after: LIANYUNGANG ZHONGFU LIANZHONG COMPOSITES GROUP Co.,Ltd. Address before: 014030 Baotou Equipment Manufacturing Industrial Park, 666 kilometers away from National Highway 110, Qingshan District, Baotou City, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee before: ZHONGFU LIANZHONG (BAOTOU) COMPOSITES GROUP CO.,LTD. |
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Effective date of registration: 20231101 Address after: 9th Floor, Block C, Building B6, Dongsheng Science and Technology Park, No. 66 Xixiaokou Road, Haidian District, Beijing, 100192 Patentee after: SINOMATECH WIND POWER BLADE Co.,Ltd. Address before: No. 17 Zhenhua East Road, High tech Industrial Development Zone, Lianyungang City, Jiangsu Province, 222006 Patentee before: LIANYUNGANG ZHONGFU LIANZHONG COMPOSITES GROUP Co.,Ltd. |