CN108327133A - 一种风力发电分段叶片的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电分段叶片的成型方法，首先制作分段叶片成型的定位工装；其次，通过安装调试定位工装，使叶片模具具备制作分段叶片的条件；接着制作分段叶片的叶尖段、叶根段连接件，通过调试好的工装，保证后续组装对孔精度；最后依次拆除定位工装，再依次安装定位工装，在叶片模具上制作分段叶片。本发明能有效保证风力发电分段叶片在叶片模具上制作的准确、可靠。

Description

一种风力发电分段叶片的成型方法

技术领域

本发明涉及风力发电分段叶片制造成型的技术领域，尤其是指一种风力发电分段叶片的成型方法。

背景技术

随着大型风力发电机组单机容量不断增大，为了提高风能利用率，风力发电机组所用叶片长度也越来越长，但是随着叶片长度的不断增加，也给整体式叶片的制造、运输和安装带来新的挑战。叶片长度的增加一方面对制造工艺提出更高要求，另一方面叶片越长，叶片的运输和安装难度越大，特别是在偏远山区，长度较长叶片根本无法运抵机位。分段叶片是指将整体式叶片改为分段式结构，对于大功率叶片来说将会给叶片的制造、运输、安装带来极大便利。其中，分段叶片制作最好有专门的分段模具，但投入的模具成本巨大；分段叶片连接处孔位精度极其重要，精度达不到最终会导致成型后的两段叶片无法连接，造成产品报废；分段叶片连接处连接端面垂直度极其重要，精度达不到最终会导致叶片安装时接触面部缝隙过大，影响叶片载荷强度。目前，国内分段叶片并未量产，现有技术只适用于40米以下小叶片，而对于60米及以上叶片的成型技术尚未完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种安全可靠、方便快捷、产品质量好的风力发电分段叶片的成型方法，特别适用于60米及以上叶片的成型。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电分段叶片的成型方法，需准备有叶片模具，包括ss面模具、ps面模具，横梁及两套配对的上、下立柱，两个结构相同的ps叶根法兰和ps叶尖法兰及配套的第一前、后缘镶块，两个结构相同的ss叶根法兰和ss叶尖法兰及配套的第二前、后缘镶块；其中，所述ps叶根法兰、ps叶尖法兰为弯曲的条形板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个第一定位螺栓孔，其前、后缘两端面为竖直端面，其顶部与ps面模具相应位置的型面相匹配，其底部两端形成有两个卡位，分别与各自相应的ss叶根法兰或ss叶尖法兰顶部的两个台肩匹配进行定位，所述第一前、后缘镶块是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ps叶根法兰或ps叶尖法兰的前、后缘两端面，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第一前、后缘镶块的顶部与ps面模具相应位置的型面相匹配；所述ss叶根法兰、ss叶尖法兰为板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个与上述第一定位螺栓孔一一对应的第二定位螺栓孔，其前、后缘两端面为竖直端面，其底部与ss面模具相应位置的型面相匹配，其顶部两端形成有两个台肩，所述ps叶根法兰或ps叶尖法兰通过卡位与台肩的配合能够准确定位并放置于相应ss叶根法兰或ss叶尖法兰上，且放置后，所述ss叶根法兰或ss叶尖法兰上两个台肩之间的法兰部位不与各自相应的ps叶根法兰或ps叶尖法兰发生干涉，它们之间预留有可供操作的空间，所述第二前、后缘镶块是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ss叶根法兰或ss叶尖法兰的前、后缘两端面，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第二前、后缘镶块的底部与ss面模具相应位置的型面相匹配；

所述的成型方法包括以下步骤：

1)通过激光测距仪在叶片模具上定位叶片分段面位置，用结构胶将ss叶根法兰与ss面模具粘接固定；

2)将ps叶根法兰放置到ss叶根法兰上，通过卡位与台肩的配合匹配ps叶根法兰在ps面模具的相应位置；

3)在ps面模具叶片分段面位置涂抹脱模剂，然后在ps叶根法兰靠近ps面模具表面涂抹结构胶，翻转ps面模具将ps叶根法兰与ps面模具粘接；

4)待结构胶固化后，在ps叶根法兰与ps面模具的粘接处、ss叶根法兰与ss面模具的粘接处分别进行真空防脱模处理；

5)翻转使ss面模具、ps面模具保持分摊状态；

6)在ss叶根法兰、ps叶根法兰上分别通过第一锁紧螺栓各连接有一条横梁，且横梁与法兰之间夹垫有供锁紧螺栓穿过的连接块；

7)在横梁的两端各焊接有上立柱，而与该两端上立柱连接的两个下立柱分别与ss面模具、ps面模具边缘焊接固定；

8)上立柱、下立柱分别通过第二锁紧螺栓连接，至此，叶根段定位工装安装调试完成；

9)拆卸第一锁紧螺栓，将横梁与ss叶根法兰、ps叶根法兰拆除；

10)拆卸第二锁紧螺栓，解除上、下立柱紧固安装状态，将横梁连带上立柱吊离叶片模具；

11)将ss叶根法兰与ss叶尖法兰通过定位螺栓重叠连接在一起，将ps叶根法兰与ps叶尖法兰通过定位螺栓重叠连接在一起；

12)重复步骤3)至步骤8)，安装调试完成叶尖段定位工装；

13)在安装调试好的叶尖段定位工装上制作分段叶片的叶尖连接件；

14)将制作好的叶尖连接件脱模，拆除第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓，移除上立柱、横梁、ss叶尖法兰；

15)安装连接叶根段定位工装，将横梁通过第一锁紧螺栓与ps叶根法兰连接，将横梁与上立柱吊至模具上，上、下立柱通过第二锁紧螺栓连接固定；

16)在安装调试好的叶根段定位工装上制作分段叶片的叶根连接件；

17)叶根连接件固化后，将叶根段的第一前、后缘镶块、第二前、后缘镶块与相应ps叶根法兰、ss叶根法兰的前、后缘两端立面焊接，制作叶根段分段叶片；

18)叶根段分段叶片固化后，将叶根段分段叶片连带ps叶根法兰脱模；

19)拆除叶根段定位工装，安装叶尖段定位工装；

20)将叶尖段的第一前、后缘镶块、第二前、后缘镶块与相应ps叶尖法兰、ss叶尖法兰的前、后缘两端立面焊接，制作叶尖段分段叶片。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、可精准定位分段叶片的定位螺栓孔，保证分段叶片两段连接件的孔中心完全重合，确保对孔精度，以及分段叶尖对接处上下法兰(即ps、ss叶尖法兰)面在同一平面，保证分型面的对接缝隙均匀可控，有利于连接处的极限载荷均匀传递。

2、整套技术方案在初次调试完毕后，后续无需在做调试，直接拆装横梁即可，有利于后续大批量生产。

3、整套技术方案可利用完整模具进行分段叶片的生产，避免专门制作分段模具的巨额开支，能够降低分段叶片成本。

附图说明

图1为ps叶根段或ps叶尖段的工装示意图。

图2为ps叶根法兰或ps叶尖法兰的结构示意图。

图3为图2所示法兰配套的第一前、后缘镶块组合示意图。

图4为ss叶根段或ss叶尖段的工装示意图。

图5为ss叶根法兰或ss叶尖法兰的结构示意图。

图6为图5所示法兰配套的第二前、后缘镶块组合示意图。

图7为ps叶根法兰放置在ss叶根法兰上的效果图。

图8为ps叶根法兰与ps面模具的匹配效果图。

图9为图1的A局部放大图。

图10为图4的B局部放大图。

图11为定位螺栓的安装效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本实施例所提供的风力发电分段叶片的成型方法，需先准备有叶片模具，包括ss面模具、ps面模具，横梁1及两套配对的上、下立柱2、3，两个结构相同的ps叶根法兰4和ps叶尖法兰5及配套的第一前、后缘镶块6、7(如图3所示)，两个结构相同的ss叶根法兰8和ss叶尖法兰9及配套的第二前、后缘镶块10、11(如图6所示)；其中，如图2所示，所述ps叶根法兰4、ps叶尖法兰5为弯曲的条形板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个第一定位螺栓孔12，其前、后缘两端面为竖直端面，其顶部与ps面模具19相应位置的型面相匹配(如图8所示)，其底部两端形成有两个卡位13，分别与各自相应的ss叶根法兰8或ss叶尖法兰9顶部的两个台肩14匹配进行定位，所述第一前、后缘镶块6、7是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ps叶根法兰4或ps叶尖法兰5的前、后缘两端面，如图1所示，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第一前、后缘镶块4、5的顶部与ps面模具相应位置的型面相匹配；如图5所示，所述ss叶根法兰8、ss叶尖法兰9为板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个与上述第一定位螺栓孔12一一对应的第二定位螺栓孔15，其前、后缘两端面为竖直端面，其底部与ss面模具相应位置的型面相匹配(图中未画出，不过原理与图8类似)，其顶部两端形成有两个台肩14，所述ps叶根法兰4或ps叶尖法兰5通过卡位13与台肩14的配合能够准确定位并放置于相应ss叶根法兰8或ss叶尖法兰9上，如图7所示，且放置后，所述ss叶根法兰8或ss叶尖法兰9上两个台肩14之间的法兰部位不与各自相应的ps叶根法兰4或ps叶尖法兰5发生干涉，它们之间预留有可供操作的空间，所述第二前、后缘镶块10、11是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ss叶根法兰8或ss叶尖法兰9的前、后缘两端面，如图4所示，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第二前、后缘镶块10、11的底部与ss面模具相应位置的型面相匹配。

以下为本实施例所述成型方法的具体过程，包括以下步骤：

1)通过激光测距仪在叶片模具上定位叶片分段面位置，用结构胶将ss叶根法兰8与ss面模具粘接固定。

2)将ps叶根法兰4放置到ss叶根法兰8上，如图7所示，通过卡位13与台肩14的配合匹配ps叶根法兰4在ps面模具的相应位置。

3)在ps面模具叶片分段面位置涂抹脱模剂，然后在ps叶根法兰4靠近ps面模具表面涂抹结构胶，翻转ps面模具将ps叶根法兰4与ps面模具粘接。

4)待结构胶固化后，在ps叶根法兰4与ps面模具的粘接处、ss叶根法兰8与ss面模具的粘接处分别进行真空防脱模处理。

5)翻转使ss面模具、ps面模具保持分摊状态。

6)在ss叶根法兰8、ps叶根法兰4上分别通过第一锁紧螺栓16各连接有一条横梁1，且横梁1与法兰之间夹垫有供锁紧螺栓穿过的连接块17，如图9、图10所示。

7)在横梁1的两端各焊接有上立柱2，而与该两端上立柱2连接的两个下立柱3分别与ss面模具、ps面模具边缘焊接固定。

8)上立柱2、下立柱3分别通过第二锁紧螺栓(图中未画出)连接，至此，叶根段定位工装安装调试完成，如图1所示。

9)拆卸第一锁紧螺栓16，将横梁1与ss叶根法兰8、ps叶根法兰4拆除。

10)拆卸第二锁紧螺栓，解除上、下立柱2、3紧固安装状态，将横梁1连带上立柱2吊离叶片模具。

11)将ss叶根法兰8与ss叶尖法兰9通过定位螺栓18重叠连接在一起，将ps叶根法兰4与ps叶尖法兰5通过定位螺栓18重叠连接在一起，如图11所示。

12)重复步骤3)至步骤8)，安装调试完成叶尖段定位工装，如图4所示。

13)在安装调试好的叶尖段定位工装上制作分段叶片的叶尖连接件。

14)将制作好的叶尖连接件脱模，拆除第一锁紧螺栓16、第二锁紧螺栓，移除上立柱2、横梁1、ss叶尖法兰9。

15)安装连接叶根段定位工装，将横梁1通过第一锁紧螺栓16与ps叶根法兰4连接，将横梁1与上立柱2吊至模具上，上、下立柱2、3通过第二锁紧螺栓连接固定。

16)在安装调试好的叶根段定位工装上制作分段叶片的叶根连接件。

17)叶根连接件固化后，将叶根段的第一前、后缘镶块6、7、第二前、后缘镶块10、11与相应ps叶根法兰4、ss叶根法兰8的前、后缘两端立面焊接，制作叶根段分段叶片。

18)叶根段分段叶片固化后，将叶根段分段叶片连带ps叶根法兰4脱模。

19)拆除叶根段定位工装，安装叶尖段定位工装。

20)将叶尖段的第一前、后缘镶块6、7、第二前、后缘镶块10、11与相应ps叶尖法兰5、ss叶尖法兰9的前、后缘两端立面焊接，制作叶尖段分段叶片。

在采用以上方案后，本发明方法能有效确保风力发电分段叶片脱模后组装的准确、可靠，且整套技术方案在初次调试完毕后，后续无需在做调试，直接拆装横梁即可，有利于后续大批量生产。这相比现有技术，本发明方法简单、可靠，容易控制，不仅节省了成本，而且也提高了稳定性，具有实际推广价值，值得推广。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种风力发电分段叶片的成型方法，其特征在于：需准备有叶片模具，包括ss面模具、ps面模具，横梁及两套配对的上、下立柱，两个结构相同的ps叶根法兰和ps叶尖法兰及配套的第一前、后缘镶块，两个结构相同的ss叶根法兰和ss叶尖法兰及配套的第二前、后缘镶块；其中，所述ps叶根法兰、ps叶尖法兰为弯曲的条形板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个第一定位螺栓孔，其前、后缘两端面为竖直端面，其顶部与ps面模具相应位置的型面相匹配，其底部两端形成有两个卡位，分别与各自相应的ss叶根法兰或ss叶尖法兰顶部的两个台肩匹配进行定位，所述第一前、后缘镶块是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ps叶根法兰或ps叶尖法兰的前、后缘两端面，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第一前、后缘镶块的顶部与ps面模具相应位置的型面相匹配；所述ss叶根法兰、ss叶尖法兰为板状结构，其表面机加工有预倾角度，并在其长度方向上布置有多个与上述第一定位螺栓孔一一对应的第二定位螺栓孔，其前、后缘两端面为竖直端面，其底部与ss面模具相应位置的型面相匹配，其顶部两端形成有两个台肩，所述ps叶根法兰或ps叶尖法兰通过卡位与台肩的配合能够准确定位并放置于相应ss叶根法兰或ss叶尖法兰上，且放置后，所述ss叶根法兰或ss叶尖法兰上两个台肩之间的法兰部位不与各自相应的ps叶根法兰或ps叶尖法兰发生干涉，它们之间预留有可供操作的空间，所述第二前、后缘镶块是在制作分段叶片壳体时焊接在相应ss叶根法兰或ss叶尖法兰的前、后缘两端面，以满足叶片壳体的宽度要求，同时要求第二前、后缘镶块的底部与ss面模具相应位置的型面相匹配；

所述的成型方法包括以下步骤：

1)通过激光测距仪在叶片模具上定位叶片分段面位置，用结构胶将ss叶根法兰与ss面模具粘接固定；

2)将ps叶根法兰放置到ss叶根法兰上，通过卡位与台肩的配合匹配ps叶根法兰在ps面模具的相应位置；

3)在ps面模具叶片分段面位置涂抹脱模剂，然后在ps叶根法兰靠近ps面模具表面涂抹结构胶，翻转ps面模具将ps叶根法兰与ps面模具粘接；

4)待结构胶固化后，在ps叶根法兰与ps面模具的粘接处、ss叶根法兰与ss面模具的粘接处分别进行真空防脱模处理；

5)翻转使ss面模具、ps面模具保持分摊状态；

6)在ss叶根法兰、ps叶根法兰上分别通过第一锁紧螺栓各连接有一条横梁，且横梁与法兰之间夹垫有供锁紧螺栓穿过的连接块；

7)在横梁的两端各焊接有上立柱，而与该两端上立柱连接的两个下立柱分别与ss面模具、ps面模具边缘焊接固定；

8)上立柱、下立柱分别通过第二锁紧螺栓连接，至此，叶根段定位工装安装调试完成；

9)拆卸第一锁紧螺栓，将横梁与ss叶根法兰、ps叶根法兰拆除；

10)拆卸第二锁紧螺栓，解除上、下立柱紧固安装状态，将横梁连带上立柱吊离叶片模具；

11)将ss叶根法兰与ss叶尖法兰通过定位螺栓重叠连接在一起，将ps叶根法兰与ps叶尖法兰通过定位螺栓重叠连接在一起；

12)重复步骤3)至步骤8)，安装调试完成叶尖段定位工装；

13)在安装调试好的叶尖段定位工装上制作分段叶片的叶尖连接件；

14)将制作好的叶尖连接件脱模，拆除第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓，移除上立柱、横梁、ss叶尖法兰；

15)安装连接叶根段定位工装，将横梁通过第一锁紧螺栓与ps叶根法兰连接，将横梁与上立柱吊至模具上，上、下立柱通过第二锁紧螺栓连接固定；

16)在安装调试好的叶根段定位工装上制作分段叶片的叶根连接件；

17)叶根连接件固化后，将叶根段的第一前、后缘镶块、第二前、后缘镶块与相应ps叶根法兰、ss叶根法兰的前、后缘两端立面焊接，制作叶根段分段叶片；

18)叶根段分段叶片固化后，将叶根段分段叶片连带ps叶根法兰脱模；

19)拆除叶根段定位工装，安装叶尖段定位工装；

20)将叶尖段的第一前、后缘镶块、第二前、后缘镶块与相应ps叶尖法兰、ss叶尖法兰的前、后缘两端立面焊接，制作叶尖段分段叶片。