CN109514885A - 一种前缘防腐蚀的风电叶片及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种前缘防腐蚀的风电叶片，涉及风电叶片防腐蚀技术领域，由半壳状的叶片PS面和半壳状的叶片SS面相对粘接而成，叶片PS面和叶片SS面均由纤维夹芯层合板制成，叶片PS面和叶片SS面均包括叶片前缘和叶片后缘，在叶片PS面的叶片前缘和叶片SS面的叶片前缘均铺设纤维金属合金层合板，纤维金属合金层合板由至少一层纤维和一层金属材料构成，且每层纤维金属合金层合板的厚度与风电叶片的每层纤维夹芯层合板的厚度相同。本发明有益效果：本发明在易受腐蚀的前缘区域设计了纤维金属合金层合板结构，提升了叶片前缘抵抗冲击和抵抗雨水侵蚀的能力，使叶片前缘腐蚀防护能力提升。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种前缘防腐蚀的风电叶片及其成型方法。
背景技术
风电叶片一般由两个半壳：叶片PS面和叶片SS面通过在前缘、后缘、前缘腹板和后缘腹板位置用胶粘剂粘接组成；叶片PS面和叶片SS面均由纤维夹芯层合板和大梁构成，所述的纤维夹芯层合板为纤维增强树脂基复合材料。
该结构形式存在以下问题：
前缘腐蚀：由于叶片前缘由纤维增强树脂基复合材料制成，所以叶片前缘易受环境腐蚀，例如：雨水（酸雨）侵蚀、风沙冲击腐蚀、紫外老化、飞鸟蚊虫撞击污染腐蚀等；因此，一般在叶片表面需要涂覆聚氨酯作为防护涂层，以抵抗环境腐蚀；然而叶片寿命要求大于20年，在此情况下，防护涂层的防护随着运行时间增加，防护能力逐渐减弱，最终在上述环境的不断腐蚀下，使得叶片前缘遭到破坏，轻则影响叶片发电量，重则叶片损坏，发生质量事故。随着风电叶片大型化趋势，海上风电进一步发展，大型叶片的使用环境更加复杂和严苛，同时维护维修更加困难，前缘的腐蚀防护成为大型叶片需攻克的技术难点之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种前缘防腐蚀的风电叶片及其成型方法，解决目前风电叶片前缘的腐蚀防护问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种前缘防腐蚀的风电叶片，由半壳状的叶片PS面和半壳状的叶片SS面相对粘接而成，叶片PS面和叶片SS面均由纤维夹芯层合板制成，叶片PS面和叶片SS面均包括叶片前缘和叶片后缘，在叶片PS面的叶片前缘和叶片SS面的叶片前缘均铺设纤维金属合金层合板，纤维金属合金层合板由至少一层纤维和一层金属材料构成，且每层纤维金属合金层合板的厚度与风电叶片的每层纤维夹芯层合板的厚度相同。
本发明所述纤维合金层合板由多层纤维和多层金属材料构成时，金属材料层与金属材料层之间夹纤维层。
本发明所述纤维合金层合板的金属材料层的厚度与纤维层厚度相等。
本发明所述叶片后缘铺设有纤维金属合金层合板，且铺设纤维金属合金层合板的厚度一般为0.5-5mm，由两层或多层纤维及金属合金构成。
一种前缘防腐蚀的风电叶片的成型方法，包括以下步骤：
（1）清洁叶片PS面和叶片SS面的叶片模具，涂脱模剂；
（2）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设脱模布；
（3）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设金属合金层/纤维层；
（4）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别继续铺设金属合金层/纤维层；
（5）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺放大梁；
（6）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别继续铺设金属合金层/纤维层；
（7）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别建立真空系统；
（8）进行树脂灌注固化，叶片PS面和叶片SS面分别成型；
（9）对叶片PS面和叶片SS面进行粘接形成叶片整体；
（10）在叶片PS面和叶片SS面的叶片后缘进行叶片后缘纤维金属合金层合板铺放；
（11）对叶片PS面和叶片SS面的的外表面进行打磨修整、涂层。
本发明的有益效果是：本发明在易受腐蚀的前缘区域设计了纤维金属合金层合结构，提升了叶片前缘抵抗冲击和抵抗雨水侵蚀的能力，使叶片前缘腐蚀防护能力提升；在叶片的防护涂层脱落后，仍能在数年内使得叶片不受自然环境的侵蚀损伤，提升了叶片寿命，降低了更换涂层等维护费用。
附图说明
图1为本发明风电叶片结构示意图。
图中标记：1、叶片PS面大梁，2、叶片SS面大梁，3、叶片前缘腹板，4、叶片后缘腹板，5、叶片SS面后缘纤维金属合金层合板，6、叶片PS面后缘纤维金属合金层合板，7、叶片SS面前缘纤维金属合金层合板，8、叶片PS面前缘纤维金属合金层合板。
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。
一种前缘防腐蚀的风电叶片，由半壳状的叶片PS面和半壳状的叶片SS面相对粘接而成，叶片PS面和叶片SS面均由纤维夹芯层合板制成，叶片PS面和叶片SS面均包括叶片前缘和叶片后缘，在叶片PS面的叶片前缘和叶片SS面的叶片前缘均铺设纤维金属合金层合板，纤维金属合金层合板由至少一层纤维和一层金属材料构成，且每层纤维金属合金层合板的厚度与风电叶片的每层纤维夹芯层合板的厚度相同。
将金属合金用于叶片的层合结构，形成纤维金属合金层合板，对叶片的SS面前缘和PS面前缘进行加强。
进一步，所述纤维合金层合板由多层纤维和多层金属材料构成时，金属材料层与金属材料层之间夹纤维层，所述纤维金属合金层合板与制成风电叶片PS面和SS面的纤维夹芯层合板厚度相同，因此纤维合金层合板的纤维及金属材料层具体的层数由风电叶片的纤维层夹芯层合板厚度决定。
进一步，所述纤维合金层合板的金属材料层的厚度与纤维层厚度相等。
进一步，所述叶片后缘铺设有纤维金属合金层合板，且铺设纤维金属合金层合板的厚度一般为0.5-5mm，由两层或多层纤维及金属合金构成。
一种前缘防腐蚀的风电叶片的成型方法，包括以下步骤：
（1）清洁叶片PS面和叶片SS面的叶片模具，涂脱模剂；
（2）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设脱模布；
（3）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设金属合金层/纤维层；
（4）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别继续铺设金属合金层/纤维层；
（5）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺放大梁；
（6）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别继续铺设金属合金层/纤维层；
（7）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别建立真空系统；
（8）进行树脂灌注固化，叶片PS面和叶片SS面分别成型；
（9）对叶片PS面和叶片SS面进行粘接形成叶片整体；
（10）在叶片PS面和叶片SS面的叶片后缘进行叶片后缘纤维金属合金层合板铺放；
（11）对叶片PS面和叶片SS面的的外表面进行打磨修整、涂层。
实施例1
步骤一、模具处理：清理叶片PS面和叶片SS面的叶片模具表面及周围，然后用棉布蘸取脱模水擦模具表面，待模具干后，用封孔剂均匀擦拭模具表面及分模面。
步骤二、对纤维整体铺层的要求：在模具叶片前缘铺放宽度为200mm的金属纤维编制布层，铺层层数根据设计要求进行调整，铺层不能有褶皱。待金属纤维编制布层铺放完毕后正常铺放玻璃纤维及夹芯结构，铺层过程中应保证无杂物混入，没有凸起、褶皱，容易滑落部分可以用喷胶粘接，每层要紧贴前一层，并紧贴模具，不能有悬空分层；
对夹芯铺层的要求：夹芯之间、夹芯与大梁之间拼缝小于等于2mm，多切少补，无搭接现象，夹芯之间平缓过渡；
铺放辅助材料：主要涉及脱模布、带孔隔离膜、导流网、抽气管路和注胶管路的铺放。
步骤三、建立第一层真空：第一层真空直接关系到制品质量问题，所以第一层真空的建立很关键，保压后持续开启第一层阀门持续抽至最大真空度。
步骤四、建立第二层真空：第二层真空的建立是为了防止第一层真空在灌注过程中漏气进而直接影响到制品的质量，确保第二层真空保压合格。
步骤五、整体保压：采用混胶机混合树脂和固化剂，将钢丝增强管插入桶中，按A型叶片壳体导流图要求顺序开管。
步骤六、叶片在切边加强工序中对后缘对折补强过程中原玻纤补强层更换为强度较大的金属纤维增强布。
Claims (5)
1.一种前缘防腐蚀的风电叶片，由半壳状的叶片PS面和半壳状的叶片SS面相对粘接而成，叶片PS面和叶片SS面均由纤维夹芯层合板制成，其特征在于：叶片PS面和叶片SS面均包括叶片前缘和叶片后缘，在叶片PS面的叶片前缘和叶片SS面的叶片前缘均铺设纤维金属合金层合板，纤维金属合金层合板由至少一层纤维和一层金属材料构成，且每层纤维金属合金层合板的厚度与风电叶片的每层纤维夹芯层合板的厚度相同。
2.根据权利要求1所述的一种前缘防腐蚀的风电叶片，其特征在于：所述纤维合金层合板由多层纤维和多层金属材料构成时，金属材料层与金属材料层之间夹纤维层。
3.根据权利要求1所述的一种前缘防腐蚀的风电叶片，其特征在于：所述纤维合金层合板的金属材料层的厚度与纤维层厚度相等。
4.根据权利要求1所述的一种前缘防腐蚀的风电叶片，其特征在于：所述叶片后缘铺设有纤维金属合金层合板，且铺设纤维金属合金层合板的厚度一般为0.5-5mm，由两层或多层纤维及金属合金构成。
5.一种前缘防腐蚀的风电叶片的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）清洁叶片PS面和叶片SS面的叶片模具，涂脱模剂；
（2）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设脱模布；
（3）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺设金属合金层/纤维层；
（4）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别继续铺设金属合金层/纤维层；
（5）在叶片PS面和叶片SS面的叶片模具上分别铺放大梁；
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（10）在叶片PS面和叶片SS面的叶片后缘进行叶片后缘纤维金属合金层合板铺放；
（11）对叶片PS面和叶片SS面的的外表面进行打磨修整、涂层。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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