CN109435258B - 一种风电叶片根部连接系统的密封方法 - Google Patents

Abstract

一种风电叶片根部连接系统的密封方法，采用密封粘接剂和矩形橡胶密封垫圈将螺母和螺栓分割成独立空间，再通过密封粘接剂将涂有聚氨酯涂层的复合材料预制带粘接在螺母孔外部，通过调节密封粘接剂的高度保证复合材料预制带与矩形橡胶密封垫圈充分接触，从而每个螺母和螺栓形成单独的密封空间，避免不同区域之间的相互影响。本发明有益效果：解决了常规密封方法中局部密封性损坏而导致叶片根部连接整体腐蚀、叶片根部连接系统微小裂纹不易查别、叶片根部连接系统密封性损坏后无补救能力以及由于密封硅胶与达克罗涂层结合力不足而导致螺栓区域密封性失效等问题。

Description

一种风电叶片根部连接系统的密封方法

技术领域

本发明属于风力发电叶片根部连接系统密封技术领域，具体涉及一种风电叶片根部连接系统的密封方法。

背景技术

采用“Ｔ”型螺母螺栓连接方式将风力发电机叶片与风机轮毂连接是风力发电机组一种主要的连接方式。此连接方案中叶片螺母和螺栓会裸露在外，长时间接触湿气、雨水、油污等会导致根部连接系统极易被腐蚀，因此根部连接系统需要密封处理。目前普遍螺母孔密封处理方案是采用胶粘剂与复合材料封堵带（或软质橡胶带、硅胶保护带等）的方式进行密封。采用上述方案进行密封处理的叶片在实际存储、转运及运行过程中，会因为外力冲击、安装方法不对或日常维护不及时等因素导致胶黏剂的开裂。由于采用传统密封方案，螺母和螺栓是一个联通的整体，一旦局部区域胶黏剂开裂，则会导致根部连接系统整体处于腐蚀环境中，从而威胁到风电叶片与风机轮毂的连接，诱发安全事故。此外，胶黏剂微小的裂纹也会导致整个密封系统的破坏，但微小的胶黏剂裂纹在日常维护过程中很难发现，这也是传统密封方案存在的技术难题。目前普遍螺栓密封处理方案是采用密封硅胶对螺栓和螺栓孔之间的间隙进行密封。由于根部连接系统大部分采用达克罗涂层体系进行防护，螺栓表面光滑度较高，故与密封硅胶之间的结合性较差，日常存储、转运及运行过程中螺栓与密封硅胶之间极易存在间隙，从而导致根部连接系统整体密封性的破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风电叶片根部连接系统的密封方法，解决目前“T”型螺母螺栓连接的风电叶片根部连接系统密封中密封失效所带来的潜在风险问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种风电叶片根部连接系统的密封方法，采用真空灌注成型工艺和胶黏剂粘接工艺制造叶片壳体半成品，将叶片壳体半成品按照预先设计切角进行根部切割和铣磨，使用高精度钻孔机在叶片壳体上钻出连接螺栓孔和螺母孔，所述密封方法包括以下步骤：

① 使用工艺定位螺栓在叶片螺母孔内安装根部连接系统中的螺母；

② 在螺母与螺母孔内壁交界的位置涂抹一圈密封粘接剂，密封粘接剂充分填充螺母与螺母孔之间的间隙；

③ 使用密封粘接剂在叶片壳体外壁螺母孔位置粘接矩形橡胶密封垫圈，且矩形橡胶密封垫圈的短轴大于螺母孔的直径，矩形橡胶密封垫圈的中心连线与螺母孔圆心连线重合且矩形橡胶密封垫圈一边平行于叶片壳体根部端面；

④ 在矩形橡胶密封垫圈中放置防潮吸油垫，防潮吸油垫的高度低于矩形橡胶密封垫圈的高度；

⑤ 在矩形橡胶密封垫圈的四周刮涂与复合材料预制带宽度对应的密封粘接剂，要求密封粘接剂的高度大于矩形橡胶密封垫圈的高度，复合材料预制带表面涂有聚氨酯涂层；

⑥ 将复合材料预制带粘接在螺母孔外部的叶片壳体上，要求复合材料预制带完全覆盖矩形橡胶密封垫圈、复合材料预制带侧边平行于叶片壳体根部端面、复合材料预制带的中心线与螺母孔圆心连线相重合；

⑦ 通过在复合材料预制带上施加压力，保证复合材料预制带与矩形橡胶密封垫圈充分接触、复合材料预制带与叶片壳体完全粘接；填补复合材料预制带边缘缺胶区域并将边缘多余的密封粘接剂清理干净；

⑧ 待固定螺母的密封粘接剂完全固化后，去除工艺定位螺栓；

⑨ 在叶片连接使用的螺栓位于连接螺栓孔内部的非螺纹部分粘贴防潮吸油垫，然后在连接螺栓孔内安装叶片连接使用的螺栓；

⑩ 使用橡皮塞密封连接螺栓孔与螺栓之间的间隙。

本发明所述密封粘接剂选用聚氨酯结构胶黏剂、环氧结构胶黏剂、丙烯酸酯结构胶黏剂中的任何一种。

本发明所述工艺定位螺栓包括安装部分、定位部分和连接部分，安装部分为常规的可通过扳手实现快速拆卸的内六方或外六方，定位部分的直径和连接螺栓孔直径相同保证螺母安装位置的准确性；连接部分具有和螺母相匹配的螺纹结构使工艺定位螺栓能够和螺母固定在一起。

本发明所述矩形橡胶密封垫圈选用异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且矩形橡胶密封垫圈的短轴长度大于螺母孔的直径。

本发明所述橡皮塞选用异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且橡皮塞的外径等于连接螺栓孔的外径，橡皮塞的内径等于螺栓的外径。

本发明所述防潮吸油垫是由显色吸潮剂制作或者由显色吸潮剂与常规吸水材料、吸油材料等复合而成。

本发明的有益效果是：本发明采用密封粘接剂和矩形橡胶密封垫圈将螺母和螺栓分割成独立空间，再通过密封粘接剂将涂有聚氨酯涂层的复合材料预制带粘接在螺母孔外部，通过调节密封粘接剂的高度保证复合材料预制带与矩形橡胶密封垫圈充分接触，从而每个螺母和螺栓形成单独的密封空间，避免不同区域之间的相互影响；为了避免局部密封系统的失效而导致根部连接系统瞬间处于腐蚀环境中，本发明特在螺栓密封空间和螺母密封空间中铺设防潮吸油垫，从而保证腐蚀环境等级的降低及便于日常维护过程中及时发现密封失效区域；采用高弹性橡皮塞密封螺栓与连接螺栓孔之间的间隙，从而避免由于密封硅胶与达克罗涂层结合力不足而导致的密封性的破坏；本发明解决了常规密封方法中局部密封性损坏而导致叶片根部连接整体腐蚀、叶片根部连接系统微小裂纹不易查别、叶片根部连接系统密封性损坏后无补救能力以及由于密封硅胶与达克罗涂层结合力不足而导致螺栓区域密封性失效等问题。

附图说明

图1为本发明风电叶片根部结构截面示意图；

图2为本发明使用工艺螺栓安装风电叶片根部螺母及螺母固定方案示意图；

图3为本发明矩形橡胶密封垫圈粘接定位示意图；

图4为本发明风电叶片根部螺母孔整体密封截面示意图；

图5为风电叶片根部连接系统密封横截面示意图；

图6为工艺螺栓结构说明示意图。

图中标记：1、叶片壳体，2、连接螺栓孔，3、螺母孔，4、工艺定位螺栓，5、螺母，6、密封粘接剂，7、矩形橡胶密封垫圈，8、防潮吸油垫，9、复合材料预制带，10、螺栓，11、橡皮塞，12、安装部分，13、定位部分，14、连接部分。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式（实施例）进行描述，使本领域的技术人员能够更好地理解本发明。

一种风电叶片根部连接系统的密封方法，具体包括以下步骤：

1)采用真空灌注成型工艺和胶黏剂粘接工艺制造出叶片壳体1半成品；

2)将叶片壳体1半成品按照预先设计切角进行根部切割和铣磨；

3)使用高精度钻孔机在叶片壳体上钻出连接螺栓孔2和螺母孔3；

4)使用工艺定位螺栓4在叶片螺母孔3内安装根部连接系统中的螺母5；

5)在螺母5与螺母孔3内壁交界的位置涂抹一圈密封粘接剂6，密封粘接剂6充分填充螺母5与螺母孔3之间的间隙；

6)使用密封粘接剂6在叶片壳体1内外壁螺母孔3位置粘接矩形橡胶密封垫圈7，要求矩形橡胶密封垫圈7的短轴大于螺母孔3的直径，矩形橡胶密封垫圈7的中心连线与螺母孔3圆心连线重合且矩形橡胶密封垫圈7一边平行于叶片壳体1根部端面；

7)在矩形橡胶密封垫圈7中放置防潮吸油垫8，要求防潮吸油垫8的高度低于矩形橡胶密封垫圈7的高度；

8)在矩形橡胶密封垫圈7的四周刮涂与复合材料预制带9宽度对应的密封粘接剂6，要求密封粘接剂6的高度大于矩形橡胶密封垫圈7的高度，复合材料预制带9表面涂有聚氨酯涂层；

9)将复合材料预制带9粘接在螺母孔外部的壳体1上，要求复合材料预制带9完全覆盖矩形橡胶密封垫圈7、复合材料预制带9侧边平行于叶片壳体1根部端面、复合材料预制带9的中心线与螺母孔3圆心连线相重合；

10)通过在复合材料预制带9施加压力，保证复合材料预制带9与矩形橡胶密封垫圈7充分接触、复合材料预制带9与壳体1完全粘接；填补复合材料预制带9边缘缺胶区域并将边缘多余的密封粘接剂6清理干净；

11)待固定螺母5的密封粘接剂6完全固化后，去除工艺定位螺栓4；

12)在叶片连接使用的螺栓10位于连接螺栓孔2内部的非螺纹部分粘贴防潮吸油垫8，然后在连接螺栓孔2内安装叶片连接使用的螺栓10；

13)使用橡皮塞11密封连接螺栓孔2与螺栓10之间的间隙；

14)日常维护过程中，若发现防潮吸油垫8发生颜色变化，则代表此区域的密封系统发生破坏，则可以立即开展维修。

密封粘接剂6选用具有高强度、高弹性、耐水性能和耐腐蚀性能的聚氨酯结构胶黏剂、环氧结构胶黏剂、丙烯酸酯结构胶黏剂中的任何一种。

工艺定位螺栓4包括安装部分12、定位部分13和连接部分14。安装部分12是常规的内六方或外六方，可以通过扳手实现快速拆卸；定位部分13的直径和连接螺栓孔2直径相同，能够保证螺母5安装位置的准确性；连接部分14具有和螺母5相匹配的螺纹结构，以便工艺定位螺栓4能够和螺母5固定在一起。

矩形橡胶密封垫圈7选用具有质地较软、耐老化性能好的异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且矩形橡胶密封垫圈7的短轴长度大于螺母孔3的直径。

橡皮塞10选用具有质地较软、耐老化性能好的异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且橡皮塞10的外径等于连接螺栓孔2的外径，橡皮塞内径等于螺栓9的外径。

防潮吸油垫8是由显色吸潮剂（如：硅胶吸潮剂、无水硫酸铜等）制作，或显色吸潮剂（如：硅胶吸潮剂、无水硫酸铜等）与常规吸水材料（如：吸水纸、生石灰防潮剂、矿物防潮剂等）、吸油材料（如：聚丙烯吸油棉）等复合而成。防潮吸油垫8其可以快速吸收水分、机油等，且吸收水蒸发后防潮吸油垫8会发生颜色变化。

具有聚氨酯涂层的复合材料预制带9的基体选用具有一定强度和抗冲击性能好的玻璃纤维增加材料，表面涂层是具有耐紫外线功能、抗风沙冲击的聚氨酯涂层体系。

Claims (6)

1.一种风电叶片根部连接系统的密封方法，采用真空灌注成型工艺和胶黏剂粘接工艺制造叶片壳体(1)半成品，将叶片壳体(1)半成品按照预先设计切角进行根部切割和铣磨，使用高精度钻孔机在叶片壳体（1）上钻出连接螺栓孔(2)和螺母孔(3)，其特征在于：所述密封方法包括以下步骤：

① 使用工艺定位螺栓(4)在叶片螺母孔(3)内安装根部连接系统中的螺母(5)；

② 在螺母(5)与螺母孔(3)内壁交界的位置涂抹一圈密封粘接剂(6)，密封粘接剂(6)充分填充螺母(5)与螺母孔(3)之间的间隙；

③ 使用密封粘接剂(6)在叶片壳体(1)外壁螺母孔(3)位置粘接矩形橡胶密封垫圈(7)，且矩形橡胶密封垫圈(7)的短轴大于螺母孔（3）的直径，矩形橡胶密封垫圈(7)的中心连线与螺母孔(3)圆心连线重合且矩形橡胶密封垫圈(7)一边平行于叶片壳体(1)根部端面；

④ 在矩形橡胶密封垫圈(7)中放置防潮吸油垫(8)，防潮吸油垫(8)的高度低于矩形橡胶密封垫圈(7)的高度；

⑤ 在矩形橡胶密封垫圈(7)的四周刮涂与复合材料预制带(9)宽度对应的密封粘接剂(6)，要求密封粘接剂(6)的高度大于矩形橡胶密封垫圈(7)的高度，复合材料预制带(9)表面涂有聚氨酯涂层；

⑥ 将复合材料预制带(9)粘接在螺母孔（3）外部的叶片壳体(1)上，要求复合材料预制带(9)完全覆盖矩形橡胶密封垫圈(7)、复合材料预制带(9)侧边平行于叶片壳体(1)根部端面、复合材料预制带(9)的中心线与螺母孔(3)圆心连线相重合；

⑦ 通过在复合材料预制带(9)上施加压力，保证复合材料预制带(9)与矩形橡胶密封垫圈(7)充分接触、复合材料预制带(9)与叶片壳体(1)完全粘接；填补复合材料预制带(9)边缘缺胶区域并将边缘多余的密封粘接剂(6)清理干净；

⑧ 待固定螺母(5)的密封粘接剂(6)完全固化后，去除工艺定位螺栓(4)；

⑨ 在叶片连接使用的螺栓(10)位于连接螺栓孔(2)内部的非螺纹部分粘贴防潮吸油垫(8)，然后在连接螺栓孔(2)内安装叶片连接使用的螺栓(10)；

⑩ 使用橡皮塞(11)密封连接螺栓孔(2)与螺栓(10)之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部连接系统的密封方法，其特征在于：所述密封粘接剂(6)选用聚氨酯结构胶黏剂、环氧结构胶黏剂、丙烯酸酯结构胶黏剂中的任何一种。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部连接系统的密封方法，其特征在于：所述工艺定位螺栓（4）包括安装部分（12）、定位部分（13）和连接部分（14），安装部分（12）为常规的可通过扳手实现快速拆卸的内六方或外六方，定位部分（13）的直径和连接螺栓孔(2)直径相同保证螺母(5)安装位置的准确性；连接部分（14）具有和螺母（5）相匹配的螺纹结构使工艺定位螺栓（4）能够和螺母（5）固定在一起。

4.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部连接系统的密封方法，其特征在于：所述矩形橡胶密封垫圈（7）选用异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且矩形橡胶密封垫圈（7）的短轴长度大于螺母孔（3）的直径。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部连接系统的密封方法，其特征在于：所述橡皮塞（11）选用异戊橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶中的任何一种，且橡皮塞（11）的外径等于连接螺栓孔（2）的外径，橡皮塞（11）的内径等于螺栓（10）的外径。

6.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部连接系统的密封方法，其特征在于：所述防潮吸油垫（8)是由显色吸潮剂制作或者由显色吸潮剂与常规吸水材料、吸油材料等复合而成。

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