CN103600498B - 分段式风电叶片的制造以及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电分段式风电叶片的制造方法包括大梁分段：以一分段线为标准，将大梁在其长度方向进行错层分段铺设以使其在斜线方向上断开，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补；壳体分段：以所述分段线为标准，将所述壳体在其长度方向上进行垂直断面；灌注成型：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上，将叶根大梁放置于所述叶根壳体上进行灌注成型；腹板分段：以所述分段线为标准，在距该分段线的前后各一预设距离处，将腹板在其长度方向中垂直分为三段；叶片合模：将叶尖腹板和叶根腹板分别间隔一距离放置在灌注成型后的叶尖大梁和叶根大梁上进行风电叶片合模；叶片起模：起模后的风电叶片即为分段式风电叶片。

Description

分段式风电叶片的制造以及装配方法

技术领域

本发明涉及一种分段式风电叶片的制造以及装配方法。

背景技术

随着风电技术的发展以及风电场开发的逐步深入，如何经济有效的利用弱风区的风力资源成为了行业热议的话题。最简单直接的办法就是加大风轮直径，提高扫风面积，这就需要有长度更长的叶片出现。中国大陆多山地、丘陵风场，而即使是平原风场的道路条件也大都不满足超长型叶片的运输条件。要解决运输问题，一是建设道路，此外就是将叶片分段运输。

国内技术基本上采用玻璃钢整体分段，连接处加强成类似于叶根法兰的形状，采用螺栓连接。这种技术缺点十分显著：

1）、分段连接处的增强，额外增加了叶片的重量；

2）、刚度分布不均，叶片的振动特性变的复杂；

3）、叶片重心更加靠近叶尖，导致叶片转动惯量更大。

国外技术基本上采用金属结构代替分段叶片的叶根段，即用金属制作骨架与主机轮毂相连，同时在金属骨架上用复合材料制作气动外形，再用传统的复合材料制作分段叶片的叶尖段，通过螺栓与叶根段连接：

1）、此种方式的安全性较高，但机组重量将大幅度增加；

2）、类似于增加了主机的轮毂直径来增加风轮面积，其先进之处在于其增加的金属部分考虑了气动外形。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种分段式风电叶片的制造以及装配方法，可以在不大幅度的增加分段式风电的重量下使分段式风电叶片的接连处的粘接度更强。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种分段式风电叶片的制造方法，包括大梁分段：以一分段线为标准，将大梁在其长度方向进行错层分段铺设以使其在斜线方向上断开，将所述大梁分断为叶尖大梁和叶根大梁，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补；壳体分段：以所述分段线为标准，将所述壳体在其长度方向上进行垂直断面，将所述壳体分断为叶尖壳体和叶根壳体；灌注成型：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上，将叶根大梁放置于所述叶根壳体上进行灌注成型，其中，所述叶根大梁的错层面与所述叶尖大梁的错层面贴合；腹板分段：以所述分段线为标准，在距该分段线的前后各一预设距离处，将腹板在其长度方向中垂直分为叶尖腹板、叶身腹板以及叶根腹板三段；叶片合模：将叶尖腹板和叶根腹板分别间隔一距离放置在灌注成型后的叶尖大梁和叶根大梁上进行风电叶片合模，其中，所述距离等于所述叶身腹板的长度；叶片起模：起模后的风电叶片即为分段式风电叶片，所述分段式风电叶片包括叶根部风电叶片和叶尖部风电叶片。

其中，所述大梁分段还包括：在错层分段铺设后，在所述叶尖大梁或者叶根大梁的错层面依次铺设第一脱模布、隔离膜以及第二脱模布。

其中，在壳体分段步骤中：通过将一分隔挡板固定于所述壳体模具上，以使壳体通过灌注成型的方式分为叶尖壳体和叶根壳体，所述分隔挡板与所述分断线位于同一位置。

其中，在灌注成型步骤中：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上时，所述叶尖大梁的错层面仅保留所述第一脱模布；将叶根大梁放置于所述叶根壳体上时，所述叶根大梁的错层面仅保留第二脱模布。

其中，所述壳体分段和灌注成型步骤均在壳体灌注成型模具中一并进行。

其中，以所述分段线为标准，将大梁在其长度方向每间隔5cm进行错层分段铺设以使其在斜线方向上断开，将所述大梁分断为叶尖大梁和叶根大梁，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种通过上述任一种方法制造的分段式风电叶片的装配方法，包括风电叶片对接：将叶根部风电叶片与叶尖部风电叶片对接；大梁二次灌注：将对接后的风电叶片的大梁进行二次灌注；装配叶身腹板：将叶身腹板装入叶尖腹板与叶根腹板之间的大梁上；加热固化：对所述叶身腹板进行加热固化。

其中，在所述大梁二次灌注步骤前，还包括：壳体外部补强：在叶片壳体外表面的对接处进行补强。

其中，在所述大梁二次灌注步骤后，还包括：壳体内部补强：对叶片壳体内表面的对接处进行补强。

其中，所述大梁二次灌注步骤包括：布置密封胶条：沿着大梁的分段线布置密封胶条；真空辅材布置：为大梁布置注胶侧和抽气侧；大梁灌注：对大梁进行二次灌注。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的分段式风电叶片的制造以及装配方法由于使大梁进行错层分段，增加了大梁错层面的粘接面积，进一步使得在不大幅度增加分段式风电叶片的重量下使得分段式几电叶片的粘接强度更大，进一步使得分段式风电叶片更牢固更耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例的流程图。

图2是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中经过错层分断后的大梁的结构示意图。

图3是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中将分隔挡板固定在壳体灌注模具的结构示意图。

图4是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中将叶尖大梁放置于所述壳体灌注模具上的结构示意图。

图5是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中将叶根大梁放置于所述壳体灌注模具上的结构示意图。

图6是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中腹板分段后的结构示意图。

图7是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中将叶根腹板和叶尖腹板放置于所述大梁上的结构示意图。

图8是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例中叶片起模后叶根部风电叶片从叶尖部风电叶片中抽出时的结构示意图。

图9是本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例的流程图。

图10是本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例叶根部风电叶片装入叶尖部风电叶片时的结构示意图。

图11是本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例中大梁铺设单轴布的结构示意图。

图12本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例中大梁二次灌注的流程图。

图13是本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例中大梁布置密封胶条的的结构示意图

图14是本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例中大梁布置注胶侧和抽气侧的结构示意图。

图15是本发明分段式风电叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1是本发明分段式风电叶片的制造方法一实施例的流程图。本实施例分段式风电叶片包括以下步骤：

S101、大梁分段：以一分段线为标准，将大梁在其长度方向进行错层分段铺设以使其在斜线方向上断开，将所述大梁分断为叶尖大梁和叶根大梁，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补；

大梁分段即大梁分段铺设，更进一步地，是指大梁错层分段铺设，大梁铺设在大梁灌注的过程中进行。首先，铺设叶尖段大梁，在大梁模具上画分段钱，该分段线亦是后续的壳体和腹板分段的标准。叶尖大梁从该分段线开始进行叶尖大梁的错层铺设，所述叶尖大梁的错层铺设是指从该分段线开始，每铺一层或者几层之后，在叶尖大梁长度方向上间隔一预设距离再铺设后面的一层或者几层，以此类推。本实施例中，所述预设距离为5cm,即错层间隔为5cm，这样铺设即可使叶尖大梁的层数从分段线开始由薄到厚，也即，从叶尖大梁的错层面为一由下到上的斜面；其次，错层铺设叶根段大梁，叶根段大梁的错层铺设方式与叶尖段大梁的错层方式正好相反，它是由分段线开始由厚到薄的减少层数，以使得错层铺设后的叶根大梁的错层面与叶尖大梁的错层面正好形成互补。应当理解，在不同的实施例中，叶根大梁和叶尖大梁的铺设顺序可以进行任意调换，只要铺设结果可以使得叶根大梁和叶尖大梁的错层面互补即可。

请参见图2，图2是大梁分段后的结构示意图。在图中，标号20表示分段线，错层分段铺设后的叶尖大梁21和叶根大梁22的错层面211、221均为一斜面。在错层分段铺设后，所述叶尖大梁21或者叶根大梁22的错层面211、221依次铺设第一脱模布23、隔离膜24以及第二脱模布25。本实施例中，在叶尖大梁21的错层面211依次铺设所述第一脱模布23、隔离膜24以及第二脱模布25，在铺设第一脱膜布23、隔离膜24以及第二脱模布25后，需要再沿着叶根大梁22的错层面221错层铺设叶根段玻纤布27，以保证两部分错层位置互补。在其他的实施例中，还可以在叶根大梁的错层面依次铺设所述第一脱模布、隔离膜以及第二脱模布，在铺设第一脱膜布、隔离膜以及第二脱模布后，需要再沿着叶尖大梁的错层面错层铺设叶尖段玻纤布，以保证两部分错层位置互补。

S102、壳体分段：以所述分段线为标准，将所述壳体在其长度方向上进行垂直断面，将所述壳体分断为叶尖壳体和叶根壳体；

请参见图3，壳体分段是在壳体灌注模具30中进行，即采用一分隔挡板31固定在壳体灌注模具30上，该分隔挡板31位于所述分段线的位置，用于分隔壳体以形成断面，即该分隔挡板31用于将壳体垂直进行断面,以将壳体分为叶尖壳体和叶根壳体两段，所述壳体被分隔后，在所述叶尖壳体和叶根壳体的断面均铺设脱模布以方便后续装配过程中粘接作业。

S103、灌注成型：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上，将叶根大梁放置于所述叶根壳体上进行灌注成型，其中，所述叶根大梁的错层面与所述叶尖大梁的错层面贴合；

本实施例中，灌注成型是指将大梁和壳体一起灌注成型，壳体分段和灌注成型步骤均在壳体灌注模具中一并进行。请参见图4及图5，即在上述分隔档板31固定在壳体灌注模具30上后，将叶尖大梁21的错层面211仅保留第一脱膜布23后放置于所述叶尖壳体模具301中，所述叶尖大梁21的纵向定位标准依照分隔挡板31为准，即叶尖壳体错层面211的最薄端的端头与所述分隔挡板31位于同一位置；再将叶根大梁22仅保留错层面221表面的第二脱膜布后，再将所述错层面221的表面完全包裹隔离膜后放置于所述叶根壳体模具302中，所述叶根大梁22的错层面221完全覆盖于所述叶尖大梁21的错层面211上，即所述叶根大梁22的错层面221位于叶根壳体模具302上且与所述叶尖大梁21的错层面211重合以形成互补，在灌注前还需要除去叶尖大梁21的灌注区域的玻纤布，最后将大梁和壳体进行灌注。灌注后的壳体即被壳体灌注模具30的分隔档片31分隔成两段，即叶根壳体和叶尖壳体。

在其他的实施例中，所述壳体分段还可以有其他形式的变化，所述壳体分段可以是单独的通过壳体模具进行分段，然后再进行灌注成型步骤，其并不限于上述的需要将壳体分段和灌注成型一并进行的方式。当壳体单独进行分段时，所述大梁分段、壳体分段和腹板分段这三个步骤的顺序可以进行任意调换，只要保证大梁分段和壳体分段的步骤在灌注成型步骤之前即可。

S104、腹板分段：以所述分段线为标准，在距该分段线的前后各一预设距离处，将腹板在其长度方向垂直分为叶尖腹板、叶身腹板以及叶根腹板三段；

请参见图6，腹板40灌注成型后，对所述腹板40进行分段。同样地，以所述分段线20为标准，该分段线20与上述分段线相同，即大梁、壳体和腹板40的分段线20均为同一分段线20。在该分段线20的前后一预设距离处将所述腹板在其长度方向垂直分为叶尖腹板41、叶身腹板（图中已除去）和叶根腹板（43），所述预设距离可以根据实际情况作调整。在本实施例中，所述预设距离为100mm，即在所述分段线20前后各100mm处将所述腹板40分成叶尖腹板41、叶身腹板和叶根腹板43，分段后的叶尖腹板41、叶身腹板和叶根腹板43均需要打磨断面，所述叶尖腹板41和叶根腹板43在下述叶片合模中使用，所述叶身腹板需要随发货发送到机组处进行装配时进行组装。

S105、叶片合模：将叶尖腹板和叶根腹板分别间隔一距离放置在灌注成型后的叶尖大梁和叶根大梁上进行风电叶片合模，其中，所述距离等于所述叶身腹板的长度；

请参见图7，所述叶片合模步骤的关键点主要在所述腹板40的摆放位置上，所述叶尖腹板41和叶根腹板43摆放在所述叶尖大梁21和叶根大梁22上后，它们之间的断面平行距离应与所述叶身腹板的长度相等，若叶身腹板为200mm，则所述叶尖腹板41和叶根腹板43的断面平行距离则为200mm，也即所述叶尖腹板41和叶根腹板43的段面距离与分断线20的距离均为100mm。

S106叶片起模：起模后的风电叶片即为分段式风电叶片，所述分段式风电叶片包括叶根部风电叶片和叶尖部风电叶片。

请参见图8，叶片起模后，将叶根部风电叶片51从叶尖部风电叶片52中抽出，起模后的风电叶片50即为分段式风电叶片50，在将所述叶根部风电叶片51从叶尖部风电叶片52抽出之前，可做好标记以辅助后续装配，检查清理各个断面，保证每个断面粗糙度以便于后续装配粘接，并做好防尘措施。

本发明实施例，将壳体和腹板在其长度方向垂直分段、将大梁采取错层分段（错层分隔铺层）以使得叶尖大梁和叶根大梁形成倾斜的错层面，从而使得在后续的装配过程中，增加了叶尖大梁和叶根大梁的粘接面积，增加了它们的粘接强度，解决了现有技术中大直径风轮所采取的大长度分段叶片由于采用整体分段而引起的粘接强度低的问题。

请参见图9，图9为本发明分段式风电叶片的装配方法一实施例的流程图。本实施例分段式风电叶片的装配方法包括以下步骤：

S201、风电叶片对接：将叶根部风电叶片与叶尖部风电叶片对接；

请参见图10，将叶尖壳体61的粘接面611（即断面）涂抹胶粘剂，将叶根部通推入叶尖大梁21的滑槽以完成叶根部风电叶片和叶尖部风电叶片的拼接；待胶粘剂固化后，还包括在风电叶片的壳体外表面的对接处进行外表面补强以更进一步增加分段式风电叶片的粘接强度。具体地，在所述风电叶片的壳体外表面的连接处通过浸润树脂的玻纤布的方式进行补强。

本实施例中，在所述风电叶片对接之前，还包括对所述风电叶片进行对接准备的步骤：请参见图11，除去大梁错层面的脱膜布，在叶尖大梁的错层面区域铺设单轴布70，保证0°纤维方向与大梁一致，在单轴布两侧翻边5cm。

S202、大梁二次灌注：将对接后的风电叶片的大梁进行二次灌注；

在壳体内部布置真空系统对大梁进行二次灌注。其中，请参见图12，所述二次灌注包括如下步骤：

S2021、布置密封胶条：沿着大梁的分段线布置密封胶条80（请参见图13）；

S2022、真空辅材布置：为大梁布置注胶侧和抽气侧；

请参见图14，选择大梁后缘一侧为注胶侧91，前缘一侧为抽气侧92，在密封条的密封区域内先铺设一层隔离膜，在注胶侧91铺设导流网93与翻边玻纤布（图未示出）搭接，导流网93另一侧上放置欧姆管94以及注胶座（图未示出）；在抽气侧92放置一根螺旋抽气管95置于单轴布翻边上，螺旋抽气管95朝向叶根大梁22一侧与抽气口连接。完成以上布置即可封真空带膜、保压。

S2023、大梁灌注：对大梁进行二次灌注。在对所述大梁进行二次灌注时，随机检测有无漏气。

S203、装配叶身腹板：将叶身腹板装入叶尖腹板与叶根腹板之间的大梁上；

将叶身连接腹板两翼及切断面涂抹结构胶，装入壳体，在连接处用玻纤布补强。优选地，还可事先在腹板外侧增加把手以方便叶身腹板的装配。

S204、加热固化：对所述叶身腹板进行加热固化。

本实施例中采用工业电热毯红外加热装置进行加热，保证装配处完全固化并达到指定的强度。

本发明实施例，分段式风电叶片在装机处进行装配步骤，在分段式风电叶片装配完成之后，即可进行装机工作。

本发明实施例，在制造完成分段式风电叶片后，将分段式风电叶片运输至所述装机处，在装机处进行分段式风电叶片的装配工序，由于本发明的分段式风电叶片的大梁采用错层断面，增加了大梁的粘接面积，进一步保证装配好后的风电叶片更加耐用且不会增加它的重量。

在其他的实施例中，在加热固化步骤之后，还包括外形修整步骤，即打磨壳体外表面的补强部分，涂装外表面组装部分。

请参见图15，图15是分段式风电叶片的结构示意图。所述分段式风电叶片包括壳体10、灌注于壳体内的大梁11以及腹板12，所述壳体10以一分段线20为标准且在壳体10长度方向上被垂直分段为叶根壳体101和叶尖壳体102，所述叶根壳体101和叶尖壳体102对接；所述腹板12以所述分段线20为标准、在该分段线20前后各一预定距离且在所述腹板12长度方向上被垂直分段为叶被分为叶根腹板、叶身腹板和叶尖腹板，所述叶根腹板、叶身腹板和叶尖腹板对接；所述大梁11以所述分段线20为标准被错层分段为叶根大梁111和叶尖大梁112，所述叶根大梁111和叶尖大梁112的错层面（图未示出）互补连接。

进一步地，所述壳体10通过在灌注壳体模具上设一分隔板20被垂直分段为叶根壳体101和叶尖壳体102。

进一步地，所述叶根壳体101和叶尖壳体102通过胶粘剂对接。

进一步地，所述叶根大梁111和叶尖大梁112的错层面通过灌注以互补连接。

进一步地，所述叶根腹板、叶尖腹板通过灌注与大梁11连接，所述叶身腹板通过结构胶与所述叶根腹板、叶尖腹板和大梁11连接。

进一步地，所述叶根大梁111和叶尖大梁112的错层面为一倾斜面。

本发明实施例，风电叶片通过分段线分为叶根部风电叶片和叶尖段风电叶片以方便运输，通过对大梁进行错层分段铺设，以使叶根大梁和叶尖大梁的错层面的粘接面更大，以使得装配后的大梁更牢固更耐用且风度分布均匀且不会增加风电叶片的重量。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种分段式风电叶片的制造方法，包括：

大梁分段：以一分段线为标准，将大梁在其长度方向进行错层分段铺设使其在斜线方向上断开，将所述大梁分断为叶尖大梁和叶根大梁，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补；

壳体分段：以所述分段线为标准，将所述壳体在其长度方向上进行垂直断面，将所述壳体分断为叶尖壳体和叶根壳体；通过将一分隔挡板固定于所述壳体模具上，以使壳体通过灌注成型的方式分为叶尖壳体和叶根壳体，所述分隔挡板与所述分段线位于同一位置；

灌注成型：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上，将叶根大梁放置于所述叶根壳体上进行灌注成型，其中，所述叶根大梁的错层面与所述叶尖大梁的错层面贴合；

腹板分段：以所述分段线为标准，在距该分段线的前后各一预设距离处，将腹板在其长度方向中垂直分为叶尖腹板、叶身腹板以及叶根腹板三段；

叶片合模：将叶尖腹板和叶根腹板分别间隔一距离放置在灌注成型后的叶尖大梁和叶根大梁上进行风电叶片合模，其中，所述距离等于所述叶身腹板的长度；

叶片起模：起模后的风电叶片即为分段式风电叶片，所述分段式风电叶片包括叶根部风电叶片和叶尖部风电叶片。

2.如权利要求1所述的分段式风电叶片的制造方法，其特征在于：

所述大梁分段还包括：在错层分段铺设后，在所述叶尖大梁或者叶根大梁的错层面依次铺设第一脱模布、隔离膜以及第二脱模布。

3.如权利要求2所述的分段式风电叶片的制造方法，其特征在于，在灌注成型步骤中：将叶尖大梁放置于所述叶尖壳体上时，所述叶尖大梁的错层面仅保留所述第一脱模布；将叶根大梁放置于所述叶根壳体上时，所述叶根大梁的错层面仅保留第二脱模布。

4.如权利要求1所述的风电叶片的制造方法，其特征在于：所述壳体分段和灌注成型步骤均在壳体灌注成型模具中一并进行。

5.如权利要求1所述的风电叶片的制造方法，其特征在于，所述大梁分段步骤还包括：

以所述分段线为标准，将大梁在其长度方向每间隔5cm进行错层分段铺设

以使其在斜线方向上断开，将所述大梁分断为叶尖大梁和叶根大梁，所述叶尖大梁的错层面与叶根大梁的错层面互补。

6.一种如权利要求1至5中任一项权利要求制造的分段式风电叶片的装配方法，包括：

风电叶片对接：将叶根部风电叶片与叶尖部风电叶片对接；

大梁二次灌注：将对接后的风电叶片的大梁进行二次灌注；

装配叶身腹板：将叶身腹板装入叶尖腹板与叶根腹板之间的大梁上；

加热固化：对所述叶身腹板进行加热固化。

7.如权利要求6所述的分段式风电叶片的装配方法，其特征在于，在所述大梁二次灌注步骤前，还包括：

壳体外部补强：在叶片壳体外表面的对接处进行补强。

8.如权利要求7所述的分段式风电叶片的装配方法，其特征在于，在所述大梁二次灌注步骤后，还包括：

壳体内部补强：对叶片壳体内表面的对接处进行补强。

9.如权利要求6所述的分段式风电叶片的装配方法，其特征在于，所述大梁二次灌注步骤包括：

布置密封胶条：沿着大梁的分段线布置密封胶条；

真空辅材布置：为大梁布置注胶侧和抽气侧；

大梁灌注：对大梁进行二次灌注。