CN109822948B - 一种风电叶片腹板单边灌注方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片腹板单边灌注方法，通过模具准备、下层脱模布铺放、板材下铺层、铺放PVC板材、板材上铺层、铺放避雷线、模具预热、上层脱模布铺放、铺放辅材、真空灌注、腹板固化，最终完成腹板制作，其中，在铺放辅材过程中，在模具外边缘一侧处从叶根至叶尖分段铺设螺旋管，在模具外边缘另一侧处从叶根至叶尖分段铺设流道，流道下铺设导流网，同时螺旋管密封连接缓冲罐，缓冲罐密封连接真空泵，通过在腹板模具单边放置螺旋管，螺旋管通过真空管连接于缓冲罐，缓冲罐连接于真空泵，螺旋管替代原有模具上的抽真空装置，减少了价格较贵的钢丝螺旋管用量，同时螺旋管与流道同为分段铺设，节约了辅材用量，降低了腹板生产成本。

Description

一种风电叶片腹板单边灌注方法

技术领域

本发明属于风电叶片制备技术领域，具体涉及一种风电叶片腹板单边灌注方法。

背景技术

随着煤、石油、天然气等传统化石能源的逐渐耗尽，风能、太阳能等新型能源的开发利用也越来越得到人们的重视，已成为能源领域最具商业推广前景的项目之一，目前在国内外发展迅速。风力发电除了在我国得到快速增长，在世界范围内的发展热度同样火热。在今后的若干年内，世界大型风机市场将以每年20％的速度增长，中国的增长速度也将会更快。根据统计，2006年～2010年间，我国的风电叶片需求大约为7000片，2011年到2020年，我国的风电需求预计将达到50000片，巨大的市场前景使得目前风机行业的竞争空前激烈。

风电行业的快速发展对叶片生产成本提出了严峻的挑战，优化叶片生产工艺是实现叶片降低成本的主要途径，现阶段在整个腹板生产过程中，灌注树脂用胶量大，辅材浪费量大，腹板生产成本较高，同时现有的腹板生产真空灌注方法易造成腹板芯材变色、流道塌陷、压痕等缺陷，叶片腹板维修成本高，导致整个叶片生产成本过高，在叶片生产行业中无竞争优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种灌注树脂用量少、生产成本低的风电叶片腹板单边灌注方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

(1)准备工作：确认车间温度、湿度，准备模具、缓冲罐、真空泵，用铲刀清理所述模具表面残余的异物，确保所述模具上参数标识清晰可见、表面清洁无裂痕，确认所述缓冲罐与所述真空泵口无淤胶堵塞；

(2)下层脱模布铺放：将下层脱模布固定在所述模具下部翻边拐角内侧；

(3)板材下铺层：将下层玻璃纤维布平顺铺放到所述模具型腔内；

(4)铺放PVC板材：将PVC板材按形状大小从所述模具叶根向叶尖依次拼接铺放于所述下层玻璃纤维布上表面；

(5)板材上铺层：将上层玻璃纤维布从所述模具叶根向叶尖平顺铺放于所述PVC板材上表面；

(6)铺放避雷线：在所述上层玻璃纤维布中心位置上铺设避雷线支架，将避雷线铺放在该避雷线支架上，在所述避雷线上铺放避雷线补强布；

(7)模具预热：车间温度低于25℃时，开启模具加热器，且所述模具加热器出水温度设置在40-45℃；车间温度高于25℃时，无需开启所述模具加热器；

(8)上层脱模布铺放：将上层脱模布铺放在所述模具上部翻边拐角内侧；

(9)铺放辅材：在所述上层玻璃纤维布及所述避雷线补强布上铺设多孔膜，在所述模具一侧外边缘处从所述模具叶根至叶尖分段铺设流道，在该流道下铺设导流网，该流道在所述模具叶根端头处连接注胶管，在所述模具另一侧外边缘处从所述模具叶根至叶尖分段铺设一条螺旋管，该螺旋管用抽气脱模布包裹，所述螺旋管中部通过三通接头连接真空管一端，该真空管另一端密封连接所述缓冲罐，该缓冲罐密封连接所述真空泵；

(10)真空灌注：真空膜通过真空胶带粘于所述模具外侧边缘上，所述注胶管口连接真空表，所述真空表示数小于30mbar，通过所述注胶管进行树脂灌注；

(11)腹板固化：将所述模具加热器温度设定在80-85℃之间，并在所述真空膜的外表面覆盖黑毡，保持产品表面温度在60-65℃之间维持四小时以上，直至所述产品上下表面完全固化后关闭所述模具加热器及所述真空泵；

(12)去除辅材：撕除所述产品表面的辅材，并从所述模具中取出后，通过玻璃钢连条组装即得腹板。

进一步，在步骤(1)中，用湿润的脱脂纱布以螺旋打圈的方式将脱模剂均匀涂抹在所述模具翻边及翻边拐角区域。

进一步，在步骤(1)中，车间温度为16-30℃，湿度范围为20％-80％。

进一步，在步骤(3)、步骤(5)中，所述玻璃纤维布布层搭接50-70mm，所述玻璃纤维布的搭接缝需错开50-150mm。

进一步，在步骤(4)中，所述PVC板材之间间隙为3-5mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明通过在腹板模具单边放置螺旋管，螺旋管通过真空管连接于缓冲罐，缓冲罐连接于真空泵，螺旋管替代原有模具上的抽真空装置，减少了价格较贵的钢丝螺旋管用量，同时螺旋管与流道均为分段铺设，节约了辅材用量，降低了腹板生产成本。

(2)本发明通过改变腹板灌注抽真空方式，此抽真空方式较模具上原有抽真空装置动力增大，真空负压能力增强，灌注时减少了树脂用量，降低了腹板生产成本。

(3)本发明方法将螺旋管和流道分别设置在模具外边缘的两侧上，在灌注抽真空过程中，可避免因流道温度过高造成PVC板材变色问题的出现，消除了螺旋管和流道因抽真空对腹板表面造成压痕的问题。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：以59.5风电叶片腹板生产为例

(1)准备工作：操作前确认车间温度、湿度符合工艺要求，温度范围16-30℃，湿度范围20％-80％，同时确认玻璃纤维布及PVC板材数量、规格、型号及生产批号符合生产要求，准备缓冲罐、真空泵、模具，对整个模具表面进行目测检查，若表面存在凹凸不平、变形等现象，要及时上报，由管理人员组织评审处理，合格后进行下步工序，确认缓冲罐与真空泵的真空口无堵塞，若有堵塞需用电钻钻通，使用电钻过程中要保证钻头垂直于真空孔，钻通过程中不能伤及模具设备，用铲刀清理模具表面残余的异物，用脱脂纱布将清理出的胶渣及模具表面的灰尘擦拭干净，将脱模剂用湿润的脱脂纱布以螺旋打圈的方式均匀涂抹腹板翻边、翻边拐角区域；

(2)下层脱模布铺放：在叶根点喷喷胶将脱模布固定在模具翻遍内侧，再顺次将下层脱模布拉平至模具叶尖用喷胶点喷固定，在模具翻边拐角处将下层脱模布沿拐角压实，使其与模具贴实，无悬空，下层脱模布在长度方向可搭接，搭接宽度10-20mm；L11000mm区域在模具型腔内侧再加铺一块幅宽450mm的下层脱模布，与翻遍侧下层脱模布搭接铺放；

(3)板材下铺层：铺设腹板下玻璃纤维布，共4层808补强布，起点位置均为L3.45m，第一层终点在以腹板模具轴线L3.5m处为圆心半径为1250mm的圆上，2-4层每层相对于前一层长度增加100mm；对应模具上各层布起止点标识，沿模具外棱从终点向起点位置将布层放开，将布层平顺铺放到型腔内；调整各层织物在翻边上高度，后缘腹板为100mm，前缘腹板L20m以前为100mm，L20-24m之间由100-120mm均匀过渡，L24-L58m翻边为120mm；布层搭接50-70mm，不同规格玻璃纤维布搭接缝错开150mm，同规格玻璃纤维布搭接缝需错开500mm，模具翻边拐角处布层要压实，无悬空，翻边上布层平齐铺放；

(4)铺放PVC板材：将所述PVC板材按形状大小从叶根向叶尖依次拼接，所述PVC板材铺放后轻轻由叶根向叶尖方向拍打，使所述PVC板材间的拼接缝隙不大于3mm，并在所述模具中间位置向下按压板材，确认板材无悬空；所述PVC板材与所述模具翻边间隙≤5mm可使用腹板纤维包裹PVC立面进行填充，所述PVC板材之间间隙在5-10mm时，使用所述PVC板材小块进行填充，所述PVC板材之间间隙＞10mm直接更换所述PVC板材；

(5)板材上铺层：对应模具上各层布的起止位置标识，沿模具外棱从模具叶根向叶尖方向将布层铺开，将布层平顺铺放到模具型腔内，调整各层纤维织物在翻边上高度，后缘腹板为100mm，前缘腹板L20m以前为100mm，L20-24m之间由10-12cm均匀过渡，L24-L58m翻边为120mm；布层搭接宽度为50-70mm，不同规格玻璃纤维布搭接缝错开150mm，同规格玻璃纤维布搭接缝需错开500mm，翻边拐角处布层要压实，无悬空，翻边上布层平齐铺放，铺设腹板上增强层，共4层808补强布，起点位置均为L3.45m，第一层终点在以腹板模具轴线L3.5m处为圆心半径为1550mm的圆上，2-4层每层相对于前一层长度缩短100mm；

(6)铺放避雷线：将避雷线卷放在后缘腹板边可原地旋转的支架上，一人拽住避雷线线头从叶根拉到叶尖，从模具的一侧到另一侧，逐段将避雷线放到模具法兰边外侧；用干净抹布将避雷线表面灰尘擦去，将避雷线放到上层玻璃纤维布上；在模具根部和尖部各站一人，用力拉避雷线尽量将其拉直，在避雷线放铺放避雷线补强布；

(7)模具预热：开启车间温湿系统等方法控制温度，室温低于25℃时，模具加热器出水温度设置40℃预热；车间温度高于25℃，无需开启预加热；

(8)上层脱模布铺放：在模具叶根前后缘腹板靠迎、背风面翻边位置型腔内铺设一层450mm幅宽上层脱模布，在L3350-L4000mm处铺放上层脱模布，保证腹板内侧覆盖宽度达到500mm，前缘腹板在背风面叶尖方向L57500-58000mm处背风面侧加铺一层上层脱模布，后缘腹板在L54500-55000mm处背风面加铺一层上层脱模布，距法兰内部覆盖宽度达到500mm；

(9)铺放辅材：从模具型腔内将多孔膜放开，沿模具型腔展平，展开完毕后将多余的多孔膜裁掉，用叶尖裁下的多孔膜补足叶根宽度不足处，搭接铺放，用喷胶固定，在铺放过程如发现过度搭接，则进行相应裁剪，在腹板模具一侧法兰边布置多孔膜和导流网条，腹板叶根C型口位置布置导流网，根据模具形状进行裁剪，不够需搭接时搭接宽度不超过20mm，在模具外边缘一侧处从叶根至叶尖每隔50-100mm铺设一条螺旋管，在模具外边缘另一侧处从叶根至叶尖每隔50-100mm铺设流道，该流道在所述模具叶根端头处连接注胶管，在流道下铺设导流网，螺旋管中部通过三通接头连接于真空管一端，真空管另一端密封连接所述缓冲罐，缓冲罐密封连接于真空泵，将注胶管与流道起点连接，同时用真空胶带将其顺直固定到模具表面；

(10)真空灌注：将真空膜从型腔内放开，从模具两侧展开真空膜，调整真空膜，使其在腹板翻边拐角位置、流道位置留出富余，防止抽真空过程中真空膜紧绷，将真空胶带表面隔离纸撕开适宜长度，将真空膜边缘拉平，外侧留出宽度15±10mm贴在真空胶带上，重复前述操作将真空膜全部贴在真空胶带上，需要打褶的位置要进行打褶；包真空过程中，若环形吸胶毡或吸胶毡搭桥位置偏移，要调整至合适位置后再贴真空膜；打开真空泵及真空管处的真空阀门，开始抽真空，真空抽紧过程中，调整真空膜使其贴紧翻边拐角、流道，避雷线分叉点处避雷线留出富余，使真空抽紧后真空膜无紧绷，同时沿模具边缘按压真空胶带位置，使真空膜与真空胶带及模具贴紧，无漏气，真空表示数在30mbar以下后，关闭真空阀门，同时记录时间及真空表示数，15min后，真空降值≤30mbar即为合格；

(11)腹板固化：正式打胶前要对树脂主剂及固化剂比例进行测试，比例符合树脂重量：固化剂重量＝100:30±2为合格，合格后方可打胶，在打胶前及打胶至150公斤时均要进行树脂比例测量，将树脂桶放置在注胶口下的操作平台上，开始灌注，待胶液浸润所有布层，灌注完成，关闭进胶口阀门，打开模具加热器，设定模具加热器温度为85℃，并在产品表面覆盖黑毡，确认腹板固化完成后，关闭模具加热器，掀开黑毡使腹板自然降温。

为说明本发明的效果，对根据实施例所述方法生产的风电叶片腹板的灌注树脂量及材料使用量进行统计，相关数据如表4、表5所示：

表4.腹板制作树脂使用情况

表5.腹板制作材料使用情况

从表4、表5中可以看出，采用本发明的腹板制作方法，树脂用量平均每支节约103.87kg，平均节约率达到20-21％，再者利用本发明方法制作腹板中，每支腹板的钢丝螺旋管定额配量取消，虽然螺旋管的用量增加，但其成本远低于钢丝螺旋管的成本，每支腹板制作节约材料成本740元，极大的降低了叶片腹板生产成本。

以上实施例仅用说明本发明的工艺方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种风电叶片腹板单边灌注方法，其特征在于：

(1)准备工作：确认车间温度、湿度，准备模具、缓冲罐、真空泵，用铲刀清理所述模具表面残余的异物，确保所述模具上参数标识清晰可见、表面清洁无裂痕，确认所述缓冲罐与所述真空泵口无淤胶堵塞；

(2)下层脱模布铺放：将下层脱模布固定在所述模具下部翻边拐角内侧；

(3)板材下铺层：将下层玻璃纤维布平顺铺放到所述模具型腔内；

(4)铺放PVC板材：将PVC板材按形状大小从所述模具叶根向叶尖依次拼接铺放于所述下层玻璃纤维布上表面；

(5)板材上铺层：将上层玻璃纤维布从所述模具叶根向叶尖平顺铺放于所述PVC板材上表面；

(6)铺放避雷线：在所述上层玻璃纤维布中心位置上铺设避雷线支架，将避雷线铺放在该避雷线支架上，在所述避雷线上铺放避雷线补强布；

(7)模具预热：车间温度低于25℃时，开启模具加热器，且所述模具加热器出水温度设置在40-45℃；车间温度高于25℃时，无需开启所述模具加热器；

(8)上层脱模布铺放：将上层脱模布铺放在所述模具上部翻边拐角内侧；

(9)铺放辅材：在所述上层玻璃纤维布及所述避雷线补强布上铺设多孔膜，在所述模具一侧外边缘处从所述模具叶根至叶尖分段铺设流道，在该流道下铺设导流网，该流道在所述模具叶根端头处连接注胶管，在所述模具另一侧外边缘处从所述模具叶根至叶尖分段铺设一条螺旋管，该螺旋管用抽气脱模布包裹，所述螺旋管中部通过三通接头连接真空管一端，该真空管另一端密封连接所述缓冲罐，该缓冲罐密封连接所述真空泵；

(10)真空灌注：真空膜通过真空胶带粘于所述模具外侧边缘上，所述注胶管口连接真空表，所述真空表示数小于30mbar，通过所述注胶管进行树脂灌注；

(11)腹板固化：将所述模具加热器温度设定在80-85℃之间，并在所述真空膜的外表面覆盖黑毡，保持产品表面温度在60-65℃之间维持四小时以上，直至所述产品上下表面完全固化后关闭所述模具加热器及所述真空泵；

(12)去除辅材：撕除所述产品表面的辅材，并从所述模具中取出后，通过玻璃钢连条组装即得腹板。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片腹板单边灌注方法，其特征在于：在步骤(1)中，用湿润的脱脂纱布以螺旋打圈的方式将脱模剂均匀涂抹在所述模具翻边及翻边拐角区域。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片腹板单边灌注方法，其特征在于：在步骤(1)中，车间温度为16-30℃，湿度范围为20％-80％。

4.根据权利要求1所述的一种风电叶片腹板单边灌注方法，其特征在于：在步骤(3)、步骤(5)中，所述玻璃纤维布布层搭接50-70mm，所述玻璃纤维布的搭接缝需错开50-150mm。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片腹板单边灌注方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述PVC板材之间间隙为3-5mm。