CN104175570B - 一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法 - Google Patents
一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，该制备方法包括风机叶片芯材的设计制备铺设以及辅梁纤维布的铺设和与铺设与风机叶片的真空系统，灌注树脂成型。本发明提供的制备方法，工艺设计合理，可操作性强，尤其是通过大量实验筛选出最佳的制备工艺参数，本发明能够将辅梁的玻璃纤维布与壳体一起灌注成型，可大大减少整个叶片的铺设工序、提高生产效率，节约成本；并且本发明辅梁纤维布在壳体内铺设的随型性比现有技术的“预制辅梁件”在壳体内铺设的随型性好，结构更加牢固。
Description
技术领域
本发明涉及一种兆瓦级风力发电机叶片的制备方法，具体涉及一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法。
背景技术
近两年来，风电行业受上下游共同挤压、市场竞争加剧等因素影响，风电相关产品价格持续走低，从风电零部件生产到风电整机制造再到风电场运营，整个风电产业链相关企业业绩开始出现回调，重点企业业绩大幅跳水。所以，作为风电叶片制造企业，合理降低成本，已经成为首要工作任务。
目前，兆瓦级风力发电机叶片的辅梁在壳体芯材中间铺设的设计结构不多，尤其辅梁层数较多的结构。该兆瓦级叶片现有技术的方法是——先把辅梁单独用个模具铺设，其制作好后再将“辅梁预制件”灌注到叶片壳体里。该方法的弊端是额外增加制作叶片的材料和用工成本。并且由于不是一体成型，结构牢固程度上存在欠缺。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，研发设计一种将辅梁玻纤布与壳体一起灌注，可大大减少整个叶片的铺设工序、提了生产效率，降低生产成本的风力发电机叶片辅梁与叶片壳体制备方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可减少叶片制作的工序流程，节约用工成本，提高生产效率；减少辅材的投入，节约生产成本的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：
一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、风机叶片芯材的设计制备、铺设以及辅梁纤维布的铺设：
按照辅梁在壳体上的铺设位置和铺设方式，将SS面壳体和PS面壳体辅梁的前缘侧芯材和后缘侧芯材的形状尺寸在CAD软件中设计绘制，然后按照设计尺寸将前缘侧芯材和后缘侧芯材加工好；
然后把前缘侧芯材沿着主梁进行铺设，前缘侧芯材铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着前缘侧芯材的边缘进行平整铺设；然后把后缘侧芯材沿着主梁进行铺设，后缘侧芯材铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着后缘侧芯材的边缘进行平整铺设，完成铺设工序；
b、铺设风机叶片的真空系统：
步骤a主梁、辅梁、前缘侧芯材和后缘侧芯材以及内蒙皮一次铺设结束后，在内蒙皮表面开始铺设脱模布，然后在脱模布上面逐层、依次铺设带孔薄膜，导流网和导流槽，在模具法兰平台上放置螺旋管。
所述的导流网包括第一导流网，第二导流网和第三导流网；
所述的导流槽包括第一导流槽、第二导流槽、第三导流槽、第四导流槽和第五导流槽；
以上铺设结束后，在最外层铺设真空袋膜，并将真空袋膜用密封胶条密封，然后抽真空，使密封的风机叶片壳体内的压力达到-0.096Mpa以上，并保持5分钟以上压力不下降-0.02Mpa后，开始向密封壳体内注入树脂，当树脂全部浸润密封内后，关闭所有注胶口，加热固化树脂，成型，脱模，即得。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤a中，把前缘侧芯材沿着主梁进行铺设，铺设时保证前缘侧芯材和主梁之间的间隙在5mm以下，前缘侧芯材铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着前缘侧芯材的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与前缘侧芯材对接处的间隙小于5mm；然后把后缘侧芯材沿着主梁进行铺设，铺设时保证后缘侧芯材和主梁之间的间隙在5mm以下；后缘侧芯材铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着后缘侧芯材的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与后缘侧芯材对接处的间隙小于5mm。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤b中，第一导流网边缘距离与辅梁前缘侧边缘20mm。本发明通过大量实验筛选第一导流网边缘与辅梁前缘侧边缘的距离，优选20mm的距离可以限制树脂在芯材上表面的流动速度，从而可实现芯材上表面和下表面树脂同时流动到达辅梁的边缘，提高产品质量。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤b中，第二导流槽距离辅梁前缘侧边缘200mm。本发明通过大量实验筛选第二导流槽与辅梁前缘侧边缘的距离，实验结果表明，第二导流槽距离辅梁前缘侧边缘200mm时，此位置的导流槽即能起到树脂传递 接力作用，又能防止其里面树脂内的气泡进入辅梁内而影响辅梁灌注质量，从而可大大提高树脂成型质量。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤b中，第二导流网边缘距离与辅梁前缘侧边缘50mm。本发明通过大量实验筛选第二导流网边缘与辅梁前缘侧边缘的距离，优选二者的距离为50mm时，可限制辅梁上表面的树脂流速，辅梁上面没有导流网的区域其玻纤布内部树脂流速会很慢，这样能使玻玻璃纤维布层数较多的辅梁有充裕时间浸润树脂，从而不会产生辅梁被“包死”的缺陷，因此可提高辅梁的制备质量。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤b中，第一导流槽距离辅梁后缘缘侧边缘150mm。本发明通过大量实验筛选第一导流槽与辅梁后缘侧边缘的距离，最佳优选的距离为150mm，在该距离位置的导流槽能起到树脂传递“接力”作用，在壳体灌注已经很长时间、树脂温度逐渐升温要固化的情况下——此导流槽能加速树脂注入量，及时往壳体内注入树脂，提高壳体制备质量。
作为优选方案，以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，所述的第二导流槽和第三导流槽之间，在叶片轴向上每1米放置1道导流带，将第二导流槽和第三导流槽连接起来，这种结构可提高树脂在弦向方向的流速，且不影响该部位壳体材料灌注质量。
本发明在步骤a中，用CAD软件设计绘制辅梁的前缘侧芯材和后缘侧芯材，可实现叶片辅梁纤维布在壳体铺设时能与芯材很好的随型、贴合，保证辅梁纤维布在芯材一侧铺设时平整；且高精度芯材尺寸能保证辅梁纤维布在壳体内的弦向和轴向定为准确。
本发明在步骤b中，使密封内的压力达到-0.096Mpa以上，保压期间——保持5分钟以上压力不下降-0.02Mpa后开始向密封壳体注入树脂，可以安全实现树脂注入壳体内的材料，密封良好的情况下不会有气体进入材料内的树脂，不会产生固化缺陷。
有益效果：本发明提供的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体一起灌注制备的方法和现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体一起灌注制备方法，工艺设计合理，可操作性强，尤其是通过大量实验筛选出最佳的制备工艺参数。本发明能够将辅梁的玻璃纤维布与壳体一起灌注成型，可大大减少整个叶片的铺设工序、提高生产效率，使生产用工时得到缩减；本发明可省略现有技术的“预制辅梁工序”，可节约辅材，并且也使主材树脂的损耗很大程度上得到降低；并且本发明辅梁纤维布在壳体内铺设的随型性比“预制辅梁件”在壳体内铺设的随型性好，结构更加牢固。
附图说明
图1为本发明芯材铺设的第一过程示意图。
图2为本发明辅梁铺设阶段示意图。
图3为本发明芯材铺设的第二过程示意图。
图4为本发明导流网铺设示意图。
图5为本发明导流网、导流带铺设示意图。
图6为本发明真空系统铺设后的结构示意图。
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。
如图1至图6所示，一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，其包括以下步骤：
a、风机叶片芯材的设计制备、铺设以及辅梁纤维布的铺设：
按照辅梁（2）在壳体上的铺设位置和铺设方式，将SS面壳体和PS面壳体辅梁的前缘侧芯材（3）和后缘侧芯材（4）的形状尺寸在CAD软件中设计绘制，然后按照设计尺寸将前缘侧芯材（3）和后缘侧芯材（4）加工好；
然后把前缘侧芯材（3）沿着主梁（1）进行铺设，铺设时保证前缘侧芯材（3）和主梁（1）之间的间隙在5mm以下，前缘侧芯材（3）铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着前缘侧芯材（3）的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与前缘侧芯材（3）对接处的间隙小于5mm；然后把后缘侧芯材（4）沿着主梁（1）进行铺设，铺设时保证后缘侧芯材（4）和主梁（1）之间的间隙在5mm以下；后缘侧芯材（4）铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着后缘侧芯材（4）的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与后缘侧芯材（4）对接处的间隙小于5mm完成铺设工序；
b、铺设风机叶片的真空系统：
步骤a主梁（1）、辅梁（2）、前缘侧芯材（3）和后缘侧芯材（4）以及内蒙皮一次铺设结束后，在内蒙皮表面开始铺设脱模布，然后在脱模布上面逐层、依次铺设带孔薄膜，导流网和导流槽，然后在模具法兰平台上放置螺旋管（13）；
所述的导流网包括第一导流网（10）、第二导流网（11）和第三导流网（12）；
所述的导流槽包括第一导流槽（5）、第二导流槽（6）、第三导流槽（7）、第四导流槽（8）和第五导流槽（9）；
以上铺设结束后，在最外层铺设真空袋膜（15），并将真空袋膜（15）用密封胶条（14）密封，然后抽真空，使密封的风机叶片壳体内的压力达到-0.096Mpa以上，并保持5分钟以上压力不下降-0.02Mpa后，开始向密封壳体内注入树脂，当树脂全部浸润密封内后，关闭所有注胶口，加热固化树脂，成型，脱模，即得。
以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，步骤b中，第一导流网（10）边缘距离与辅梁（2）前缘侧边缘20mm。第二导流槽（6）距离辅梁（2）前缘侧边缘200mm。第二导流网（11）边缘距离与辅梁（2）前缘侧边缘50mm。第一导流槽（5）距离辅梁（2）后缘缘侧边缘150mm。
以上所述的兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，所述的第二导流槽（6）和第三导流槽（7）之间，在叶片轴向上每1米放置1道导流带，将第二导流槽（6）和第三导流槽（7）连接起来。
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)
1.一种兆瓦级风力发电机叶片辅梁与叶片壳体整体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、风机叶片芯材的设计制备、铺设以及辅梁纤维布的铺设：
按照辅梁(2)在壳体上的铺设位置和铺设方式，将SS面壳体和PS面壳体辅梁的前缘侧芯材(3)和后缘侧芯材(4)的形状尺寸在CAD软件中设计绘制，然后按照设计尺寸将前缘侧芯材(3)和后缘侧芯材(4)加工好；
然后把前缘侧芯材(3)沿着主梁(1)进行铺设，前缘侧芯材(3)铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着前缘侧芯材(3)的边缘进行平整铺设；然后把后缘侧芯材(4)沿着主梁(1)进行铺设，后缘侧芯材(4)铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着后缘侧芯材(4)的边缘进行平整铺设，完成铺设工序；
b、铺设风机叶片的真空系统，灌注树脂成型：
步骤a主梁(1)、辅梁(2)、前缘侧芯材(3)和后缘侧芯材(4)以及内蒙皮一次铺设结束后，在内蒙皮表面开始铺设脱模布，然后在脱模布上面逐层、依次铺设带孔薄膜，导流网和导流槽，然后在模具法兰平台上放置螺旋管(13)；
所述的导流网包括第一导流网(10)和第二导流网(11)；
所述的导流槽包括第一导流槽(5)、第二导流槽(6)、第三导流槽(7)、第四导流槽(8)和第五导流槽(9)；
以上铺设结束后，在最外层铺设真空袋膜(15)，并将真空袋膜(15)用密封胶条(14)密封，然后抽真空，使密封的风机叶片壳体内的压力达到-0.096Mpa以上，并保持5分钟以上压力不下降-0.02Mpa后，开始向密封壳体内注入树脂，当树脂全部浸润密封后，关闭所有注胶口，加热固化树脂，成型，脱模，即得；
步骤a中，把前缘侧芯材(3)沿着主梁(1)进行铺设，铺设时保证前缘侧芯材(3)和主梁(1)之间的间隙在5mm以下，前缘侧芯材(3)铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着前缘侧芯材(3)的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与前缘侧芯材(3)对接处的间隙小于5mm；然后把后缘侧芯材(4)沿着主梁(1)进行铺设，铺设时保证后缘侧芯材(4)和主梁(1)之间的间隙在5mm以下；后缘侧芯材(4)铺设好后，把辅梁的玻璃纤维布沿着后缘侧芯材(4)的边缘进行平整铺设，且辅梁的玻璃纤维布与后缘侧芯材(4)对接处的间隙小于5mm；
步骤b中，第一导流网(10)边缘距离辅梁(2)前缘侧边缘20mm；步骤b中，第二导流槽(6)距离辅梁(2)前缘侧边缘200mm；
步骤b中，第二导流网(11)边缘距离辅梁(2)前缘侧边缘50mm；
步骤b中，第一导流槽(5)距离辅梁(2)后缘侧边缘150mm；
所述的第二导流槽(6)和第三导流槽(7)之间，在叶片轴向上每1米放置1道导流带，将第二导流槽(6)和第三导流槽(7)连接起来。
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