CN109571991A - 采用不同材料制备风电叶片主梁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，该方法包括a、采用玻璃纤维铺设吸力面主梁，采用碳纤维铺设压力面主梁；b、完成吸力面主梁的玻璃纤维铺层及压力面主梁的碳纤维铺层后，铺设布置辅材，然后开启真空系统，除去铺层中的空气，然后灌注树脂胶液；c、完成树脂胶液灌注后，开启模具加热系统，按照叶片工艺要求逐步升温固化；d、固化完成之后，去除辅材，进行后续的壳体灌注、固化、腹板安装、合模等制造工序。本发明生产工艺稳定，可操作性强，采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，可有效降低叶片重量，快速提升叶片的刚度，提高风机叶片的发电效率，并且可大大降低叶片的成本，具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电叶片的制备方法，具体涉及一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法。
背景技术
风力发电在中国已得到了广泛的发展与应用，从陆上到海上，中国每年新增装机容量达几十个“GW”。陆上目前主要以开发2MW～3MW机型为主，而海上风电开发4MW～6MW，或是更大MW级风力发电机，风机叶片长度从五十多米到八十多米。
由于叶片长度不断加长，叶片重量越来越重，叶片载荷越来越大。为减轻叶片重量、降低载荷，增加叶片刚度。目前国内叶片主梁通常采用普通玻纤布、高模玻纤与环氧树脂制作，在刚度和重量等方面已渐渐的不能满足需要。为了降低叶片重量，采用碳纤维布和环氧树脂采用真空灌注的方法来制作叶片主梁，此种方式叶片重量与载荷都会下降，但是叶片制造成本较高。
本发明通过大量实验筛选，目前制造叶片主梁都是采用同一种材料，相同的材料，意味着为了保证材料满足某一个面的最低性能要求，另一个面的性能可能富余较多，这样导致叶片成本偏高，重量偏重。另外本发明研究表明，碳纤维压缩强度低、压缩疲劳强度低、在生产过程中容易起皱褶，如果将碳纤维使用在叶片的吸力面就比较危险，因为在叶片的寿命中，吸力面大多处于受压状态。由于叶片两个面对刚度和强度要求不同，对于叶片两条主梁分别采用玻纤和碳纤制作，不但能满足叶片减重，还比直接用碳纤维制作的叶片主梁减少成本。降低了叶片载荷和整机载荷，取得了很好的技术效果。
发明内容
发明目的：本发明是为了克服现有技术的不足，提供一种生产工艺稳定，可操作性强，采用不同材料制备风电叶片主梁的方法。本发明可有效降低叶片重量，快速提升叶片的刚度，提高风机叶片的发电效率，并且可大大降低叶片的成本，具有重要的应用价值。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：
采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，包括以下步骤：
a、采用玻璃纤维铺设吸力面主梁，采用碳纤维铺设压力面主梁；
b、完成吸力面主梁的玻璃纤维铺层及压力面主梁的碳纤维铺层后，铺设布置辅材，然后开启真空系统，除去铺层中的空气，然后灌注树脂胶液；
c、完成树脂胶液灌注后，开启模具加热系统，按照叶片工艺要求逐步升温固化；
d、固化完成之后，去除辅材，进行后续的壳体灌注、固化、腹板安装、合模等制造工序，最终完成叶片制造。
作为优选方案，以上所述的采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，步骤a的玻璃纤维为普通玻璃纤维、高模量玻璃纤维、拉挤普通玻璃纤维板、拉挤高模量玻璃纤维板；所述的碳纤维为普通碳纤维、拉挤碳纤维板等。
作为优选方案，以上所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，所述的树脂胶液为环氧树脂。
作为优选方案，以上所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，a采用玻璃纤维铺设吸力面主梁，采用碳纤维铺设压力面主梁，铺设过程：
1)、先铺设一层挤压导流网；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设一层脱模布；
4)、铺设纤维布，按照实际层数依次铺设。
5、根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤b布置辅材过程：
1)、铺设完纤维布之后，在纤维布上方铺设一层脱模布；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设VAP抽气袋及吸胶毡；
4)、铺设螺旋管；
5)、铺设聚丙烯PP型材；
6)、安装注胶口；
7)、使用真空薄膜封第一层真空；
8)、安装注胶管；
9)、安装真空表；
10)、真空预抽紧；
11)、抽真空并保压；
12)、封第二层真空；
13)、灌注树脂。
作为优选方案，以上所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，步骤c升温固化过程：
室内温度高于25℃：
1)、树脂灌注结束后不开加热器，直至大梁硬化；
2)、大梁硬化后，将加热器调整到65℃，直至固化结束。
室内温度低于25℃：
1)、封真空完毕后，打开加热器至35℃对纤维布及辅材进行预热；
2)、灌注1小时前将加热器调整至树脂温度；
3)、灌注结束后，加热器温度调至40℃，直至大梁硬化；
4)、大梁硬化后，将加热器调整到70℃固化，直至固化结束。
作为优选方案，以上所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，步骤d后续制造工序过程：
壳体灌注、固化：
1)、清理模具；
2)、涂抹脱模剂；
3)、铺设脱模布；
4)、铺设表面毡；
5)、按照壳体实际铺层进行逐一铺设；
6)、铺设完壳体之后，在壳体上方铺设脱模布；
7)、铺设带孔薄膜；
8)、铺设导流系统；
9)、灌注树脂；
10)、加热固化。
筋板安装过程：
1)、壳体根部打磨；
2)、撕除真空辅材、封真空；
3)、清理灰尘；
4)、按照筋板宽度间距，在主梁上涂胶粘剂；
5)、吊装筋板；
6)、安装筋板；
7)、后固化；
合模工序过程：
1)、在前缘、后缘和筋板上分别放置橡皮泥；
2)、试合模，主要查看粘接间隙；
3)、如间隙满足设计要求，分别对后缘、前缘和筋板上方涂抹胶粘剂；
4)、合模；
5)、加热后固化。
有益效果：本发明提供的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法和现有技术相比具有以下优点：
本发明在风电叶片主梁的吸力面和风电叶片主梁压力面，通过不同的铺设方法，铺设不同材质的纤维来制作，可充分发挥不同纤维的优势；可克服一些纤维在生产中出现的弱势，如碳纤维生产容易起皱褶，压缩强度低的劣势；且叶片产品成本可大大降低，且重量可大大减轻，取得了很好的技术效果。
具体实施方式
下面进一步阐明本发明，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。
采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，包括以下步骤：
a、采用玻璃纤维铺设吸力面主梁，采用碳纤维铺设压力面主梁；
b、完成吸力面主梁的玻璃纤维铺层及压力面主梁的碳纤维铺层后，铺设布置辅材，然后开启真空系统，除去铺层中的空气，然后灌注环氧树脂胶液；
c、完成树脂胶液灌注后，开启模具加热系统，按照叶片工艺要求逐步升温固化；
d、固化完成之后，去除辅材，进行后续的壳体灌注、固化、腹板安装、合模制造工序，最终完成叶片制造。
步骤a采用玻璃纤维铺设吸力面主梁的铺设过程为：
1)、先铺设一层挤压导流网；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设一层脱模布；
4)、按照实际层数依次铺设玻璃纤维布；
采用碳纤维铺设压力面主梁，铺设过程为：
1)、先铺设一层挤压导流网；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设一层脱模布；
4)、按照实际层数依次铺设碳纤维布。
步骤a的玻璃纤维为普通玻璃纤维、高模量玻璃纤维、拉挤普通玻璃纤维板、拉挤高模量玻璃纤维板；所述的碳纤维为普通碳纤维、拉挤碳纤维板等。
步骤b布置辅材过程依次为：
1)、铺设完纤维布之后，在纤维布上方铺设一层脱模布；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设抽气袋及吸胶毡；
4)、铺设螺旋管；
5)、铺设聚丙烯型材；
6)、安装注胶口；
7)、使用真空薄膜封第一层真空；
8)、安装注胶管；
9)、安装真空表；
10)、真空预抽紧；
11)、抽真空并保压；
12)、封第二层真空；
13)、灌注树脂。
步骤c升温固化过程为：
当室内温度高于25℃：
1)、树脂灌注结束后不开加热器，直至大梁硬化；
2)、大梁硬化后，将加热器调整到65℃，直至固化结束；
当室内温度低于25℃：
1)、封真空完毕后，打开加热器至35℃对纤维布及辅材进行预热；2)、灌注1小时前将加热器调整至树脂温度；
3)、灌注结束后，将加热器温度调至40℃，直至大梁硬化；
4)、大梁硬化后，将加热器调整到70℃固化，直至固化结束。
步骤d后续制造工序过程依次为：
壳体灌注、固化过程为：
1)、清理模具；
2)、涂抹脱模剂；
3)、铺设脱模布；
4)、铺设表面毡；
5)、按照壳体实际铺层进行逐一铺设；
6)、铺设完壳体之后，在壳体上方铺设脱模布；
7)、铺设带孔薄膜；
8)、铺设导流系统；
9)、灌注树脂；
10)、加热固化；
腹板安装过程为：
1)、壳体根部打磨；
2)、撕除真空辅材、封真空；
3)、清理灰尘；
4)、按照筋板宽度间距，在主梁上涂胶粘剂；
5)、吊装筋板；
6)、安装筋板；
7)、固化；
合模工序过程：
1)、在前缘、后缘和筋板上分别放置橡皮泥；
2)、试合模，主要查看粘接间隙；
3)、如间隙满足设计要求，分别对后缘、前缘和筋板上方涂抹胶粘剂；
4)、合模；
5)、加热固化。
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 (7)
1.采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用玻璃纤维铺设吸力面主梁，采用碳纤维铺设压力面主梁；
b、完成吸力面主梁的玻璃纤维铺层及压力面主梁的碳纤维铺层后，铺设布置辅材，然后开启真空系统，除去铺层中的空气，然后灌注树脂胶液；
c、完成树脂胶液灌注后，开启模具加热系统，按照叶片工艺要求逐步升温固化；
d、固化完成之后，去除辅材，进行后续的壳体灌注、固化、腹板安装、合模制造工序，最终完成叶片制造。
2.根据权利要求1所述的采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤a的玻璃纤维为普通玻璃纤维、高模量玻璃纤维、拉挤普通玻璃纤维板、拉挤高模量玻璃纤维板；所述的碳纤维为普通碳纤维、拉挤碳纤维板等。
3.根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，所述的树脂胶液为环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤a采用玻璃纤维铺设吸力面主梁的铺设过程为：
1)、先铺设一层挤压导流网；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设一层脱模布；
4)、按照实际层数依次铺设玻璃纤维布；
采用碳纤维铺设压力面主梁，铺设过程为：
1)、先铺设一层挤压导流网；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设一层脱模布；
4)、按照实际层数依次铺设碳纤维布。
5.根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤b布置辅材过程依次为：
1)、铺设完纤维布之后，在纤维布上方铺设一层脱模布；
2)、铺设一层带孔薄膜；
3)、铺设抽气袋及吸胶毡；
4)、铺设螺旋管；
5)、铺设聚丙烯型材；
6)、安装注胶口；
7)、使用真空薄膜封第一层真空；
8)、安装注胶管；
9)、安装真空表；
10)、真空预抽紧；
11)、抽真空并保压；
12)、封第二层真空；
13)、灌注树脂。
6.根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤c升温固化过程为：
当室内温度高于25℃：
1)、树脂灌注结束后不开加热器，直至大梁硬化；
2)、大梁硬化后，将加热器调整到65℃，直至固化结束；
当室内温度低于25℃：
1)、封真空完毕后，打开加热器至35℃对纤维布及辅材进行预热；
2)、灌注1小时前将加热器调整至树脂温度；
3)、灌注结束后，将加热器温度调至40℃，直至大梁硬化；
4)、大梁硬化后，将加热器调整到70℃固化，直至固化结束。
7.根据权利要求1所述的一种采用不同材料制备风电叶片主梁的方法，其特征在于，步骤d后续制造工序过程依次为：
壳体灌注、固化过程为：
1)、清理模具；
2)、涂抹脱模剂；
3)、铺设脱模布；
4)、铺设表面毡；
5)、按照壳体实际铺层进行逐一铺设；
6)、铺设完壳体之后，在壳体上方铺设脱模布；
7)、铺设带孔薄膜；
8)、铺设导流系统；
9)、灌注树脂；
10)、加热固化；
腹板安装过程为：
1)、壳体根部打磨；
2)、撕除真空辅材、封真空；
3)、清理灰尘；
4)、按照筋板宽度间距，在主梁上涂胶粘剂；
5)、吊装筋板；
6)、安装筋板；
7)、固化；
合模工序过程：
1)、在前缘、后缘和筋板上分别放置橡皮泥；
2)、试合模，主要查看粘接间隙；
3)、如间隙满足设计要求，分别对后缘、前缘和筋板上方涂抹胶粘剂；
4)、合模；
5)、加热固化。
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