CN111941881A - 一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺 - Google Patents

一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风力发电设备技术领域，且公开了一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，包括以下步骤：a.高模片材产品制作；b.自动喷砂处理：高模片材的应用环境对产品的表面粗糙度要求较高，使用自动喷砂机可以实现产品表面喷砂处理，满足设计要求；c.在线斜切处理；d.在线修整；e.在线收卷处理。该采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，通过采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，可操作性强，工艺设计合理，满足用于生产不同叶片长度的风力发电叶片所需要的长度，具有性能稳定的优点，可以调高粘接性能，提高强度，减少层间气泡产生等问题；且可减少叶片重量，和降低叶片产品成本。

Description

一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺。
背景技术
国风电行业从2005 年开始，经过15年的快速发展，风力发电机组产品得到了快速丰富，机型已经有几十种。其覆盖的风场从超一类到弱四类。随着叶片长度的增长，载荷的增大，玻纤材料从普通纤维用到了高模量纤维。当叶片在一定额定风电机组功率下不断的增长，叶片的变形与根部连接的可靠性对机组的运行产生了关键影响。叶片受载变形：主要是要避免变形后的叶片尖部撞击风电机组的塔筒。现在业内的一般处理方法是使用高模量的纤维来减少叶片的变形使得净空（叶片尖部距离塔筒的空间）增大，而且降低叶片总重。高模量纤维的价格比起碳纤维的价格低了不少。
采用拉挤工艺制备得到的片材铺设主梁或辅梁，可有效提高材料的拉伸强度和弹性模量，大大提高叶片的牢固程度和使用寿命，叶片不易变形，并可减少叶片材料使用量，节约材料成本。并且该工艺可克服传统工艺单向布铺设易出现褶皱，气泡等质量问题，为此我们提出一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，目前该工艺可解决单向布铺设易出现褶皱，气泡等质量问题。
为实现上述采用拉挤工艺制备得到的片材铺设主梁或辅梁，可有效提高材料的拉伸强度和弹性模量，大大提高叶片的牢固程度和使用寿命，叶片不易变形，并可减少叶片材料使用量，节约材料成本。并且该工艺可克服传统工艺单向布铺设易出现褶皱，气泡的目的，本发明提供如下技术方案：一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，包括以下步骤：
a.高模片材产品制作：
具体方法为：准备好高模玻璃纤维、环氧树脂体系、加热系统、后固化系统、模具、拉挤设备及系列工具、纱架；拉挤车间温、湿度设定在设计要求值，保证高模纤维的本身特性和树脂体系特性；将模具、拉挤设备系列工具、纱架安置于指定位置，加热系统和后固化系统温度开启；将检验合格的高模玻璃纤维按照工艺单规定数量放置于纱架，高模玻璃纤维按照规定依次穿过分纱板、胶槽、工装、模具，放置胶槽压杆、固定刮胶工装；待加热系统温度稳定，添加环氧树脂混合物，启动拉挤设备；将高模玻璃纤维牵引通过胶槽浸润胶液，再将浸润过胶液的高模纤维牵引穿过预固化模具，使得浸润过胶液的高模纤维预成型，然后进入加热固化模具，最终得到表面光滑的矩形拉挤片材；
b.自动喷砂处理：
高模片材的应用环境对产品的表面粗糙度要求较高，使用自动喷砂机可以实现产品表面喷砂处理，满足设计要求；
c.在线斜切处理：
高模片材自动生产线配置两台可移动式斜切机，两台可移动式斜切机可以实现对产品两端进行斜切，满足设计要求；
d.在线修整：
在线修整目的是为了保证收卷后的产品尖部满足设计要求，避免出现斜切损伤、斜切后坡面斜度不合格、斜切后坡面平整度不合格，在线修整可通过定制装置进行斜面校准；
e.在线收卷处理：
1、用固定夹板固定片材尖部，螺栓锁紧，将固定夹板与收卷机中心盘通过固定带绳固定。操作过程中保证制品清洁，无污染，无损伤。
2、启动收卷机将变频器频路调到25Hz，其中在线收卷设备包括防护压辊、中心盘、防护挡板、限位导轨、限位压辊、固定夹板连接件、压辊导轮和控制面板，运行收卷机，当固定夹板行驶过第一个防护压辊时，开启防护压辊，当固定夹板行驶过第二个防滑压辊时，开启防护压辊，当固定夹板行驶过第三个防滑压辊时，开启防护压辊；收卷时需要保证制品清洁，无污染，无损伤。
3、当制品尾部尖部距离限位压辊三米时，在限位压辊下面垫块3m长的直板；目的在于减少制品尾部余量；
4、收卷完成时，将变频器频率调到0Hz。
5使用六个打包收紧器打包制品不同位置，打包时保证打包带打包方向一致，便于拆卸；尾部尖部打包时确保尾部与制品贴近，收紧。
6、打包完成时，先解除防护压辊保护，再打开防护挡板，当防护挡板打开后，松开中心盘最上方滑轨，接通中心盘气缸快接头，调节控制开关，使得中心盘上三个气缸收缩，
7、气缸收缩完成，开始卸载卷材制品。
8、卷材防止预留的工装上（保证制品无磕碰、无损伤，无污染），开始复原收卷机
9防护挡板归为，中心盘气缸归位、滑轨锁死、连接固定板位置归位，开始下一个制品收卷。
优选的，步骤a所述的模具加热系统安装设定和温度值设定，采用定制加热板包裹模具，依旧以往实验设定恒定温度。
优选的，步骤a所述的后固化系统加热距离和加热温度的设定，根据以往实验数据设定恒定温度和有效加热距离。
优选的，步骤a所述的直线度调节，对设备夹持、模具进行调节，按照一定方法进行测量，测量出直线度符合设计要求时，在拉挤设备上安装定制的直线度固定装置，以保证长期拉挤时，直线度值可靠。
优选的，步骤b所述的自动喷砂设备，通过长期试验，挑选合适的砂料填充，调节自动喷砂机气压值，调节自动喷砂机喷砂枪口，使得高模片材与空气接触面均能够喷砂。
优选的，步骤c所述的斜切设备，通过长期试验，调整斜切机高度，挑选斜切机刀具，更换、调节斜切比例的装置，使得斜切机在使用过程中能够切出合适比例的斜面。避免繁琐的修整工序。
优选的，步骤d所述的在线修整，通过长期试验，制作定斜度的工装，每当斜切机斜切完，使用定制斜度工装进行检测，满足要求后，继续收卷。
优选的，步骤e在线收卷设备。设计制作收卷机，在线收卷机具有自我调节功能，当收卷机速度大于拉挤设备牵引速度时，通过变频器可自动调节收卷机速度，使得收卷机速度与拉挤设备牵引速度一致。
与现有技术相比，本发明提供了一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，具备以下有益效果：
该采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，通过提供的采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，可操作性强，工艺设计合理，满足用于生产不同叶片长度的风力发电叶片所需要的长度，具有性能稳定的优点，可以提高粘接性能，提高强度，减少层间气泡产生等问题；且可减少叶片重量，和降低叶片产品成。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明结构在线收卷设备内部结构示意图；
图3为本发明结构在线收卷设备的侧视图。
图中：1、高模片材；2、拉挤设备；3、自动喷砂设备；4、在线斜切设备；5、在线收卷设备；51、防护压辊；52、中心盘；53、防护挡板；54、限位导轨；55、限位压辊；56、固定夹板连接件；57、压辊导轮；58、控制面板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，包括以下步骤：
a.高模片材1产品制作：
具体方法为：准备好高模玻璃纤维、环氧树脂体系、加热系统、后固化系统、模具、拉挤设备2及系列工具、纱架；拉挤车间温、湿度设定在设计要求值，保证高模纤维的本身特性和树脂体系特性；将模具、拉挤设备2系列工具、纱架安置于指定位置，加热系统和后固化系统温度开启；将检验合格的高模玻璃纤维按照工艺单规定数量放置于纱架，高模玻璃纤维按照规定依次穿过分纱板、胶槽、工装、模具，放置胶槽压杆、固定刮胶工装；待加热系统温度稳定，添加环氧树脂混合物，启动拉挤设备2；将高模玻璃纤维牵引通过胶槽浸润胶液，再将浸润过胶液的高模纤维牵引穿过预固化模具，使得浸润过胶液的高模纤维预成型，然后进入加热固化模具，最终得到表面光滑的矩形拉挤片材；高模片材1产品制作关键工序：直线度调节；直线度要求（设定产品长度为L，直线度值为l）：0≤ l ≤5‰L；直线度调节作为高模片材1工艺的关键工序，需要专业人员进行调节；直线度调节好后，在拉挤设备2上安装定制的直线度固定装置，然后可长时间拉挤高模片材1；
其中，单根产品长度在30-80米，且可实现在线完成高模片材1从产品成型到收卷至发货状态整个流程；
b.自动喷砂处理：
高模片材1的应用环境对产品的表面粗糙度要求较高，使用自动喷砂设备3可以实现产品表面喷砂处理，满足设计要求；其中使用自动喷砂优点如下：1、自动喷砂机喷砂时，产品表面基本不受损，尺寸精度稳定；2、相对人工喷砂，处理成本大幅度降低，主要体现在工作效率的提高
c.在线斜切处理：
高模片材1自动生产线配置两台可移动式斜切机，两台可移动式在线斜切设备4可以实现对产品两端进行斜切，满足设计要求；可移动斜切设备具有以下特点：1、可移动，当制品拉挤超过定长时，斜切机可以跟随产品运行轨迹进行移动，保证切割；2、斜切机切割平台可调，可实现斜度为1:50到斜度为1:200调节；3、实现在线操作减少人工投入；
d.在线修整：
在线修整目的是为了保证收卷后的产品尖部满足设计要求，避免出现斜切损伤、斜切后坡面斜度不合格、斜切后坡面平整度不合格，在线修整可通过定制装置进行斜面校准；
e.在线收卷处理：
高模片材1自动生产线配置一台在线收卷设备5，在线收卷设备5具有可以实现高模片材1在线收卷；满足不同规格的产品收卷，目前收卷最大板材厚度为15mm，收卷速度量程0-500mm/min，具体使用方法如下（收卷机图纸见附件）：
检查工具是否完好；接通电源，接通气源，检查气源、电源是否安全接通，运行收卷机，确定收卷机收卷运行正常；调试防护压辊51，保证压辊运行正常，中心盘52连接固定夹板位置位于中心盘52最下方；
1、用固定夹板固定片材尖部，螺栓锁紧，将固定夹板与收卷机中心盘52通过固定带绳固定。操作过程中保证制品清洁，无污染，无损伤。
2、启动在线收卷设备5将变频器频路调到25Hz，其中在线收卷设备5包括防护压辊51、中心盘52、防护挡板53、限位导轨54、限位压辊55、固定夹板连接件56、压辊导轮57和控制面板58，运行收卷机，当固定夹板行驶过第一个防护压辊51时，开启防护压辊51，当固定夹板行驶过第二个防滑压辊时，开启防护压辊51，当固定夹板行驶过第三个防滑压辊时，开启防护压辊51；收卷时需要保证制品清洁，无污染，无损伤。
3、当制品尾部尖部距离限位压辊55三米时，在限位压辊55下面垫块三米长的直板；目的在于减少制品尾部余量；
4、收卷完成时，将变频器频率调到0Hz。
5使用六个打包收紧器打包制品不同位置，打包时保证打包带打包方向一致，便于拆卸；尾部尖部打包时确保尾部与制品贴近，收紧。
6、打包完成时，先解除防护压辊51保护，再打开防护挡板53，当防护挡板53打开后，松开中心盘52最上方滑轨，接通中心盘52气缸快接头，调节控制开关，使得中心盘52上三个气缸收缩，
7、气缸收缩完成，开始卸载卷材制品。
8、卷材防止预留的工装上（保证制品无磕碰、无损伤，无污染），开始复原收卷机
9防护挡板53归为，中心盘52气缸归位、滑轨锁死、连接固定板位置归位，开始下一个制品收卷。
该采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，通过提供的采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，可操作性强，工艺设计合理，满足用于生产不同叶片长度的风力发电叶片所需要的长度，具有性能稳定的优点，可以调高粘接性能，提高强度，避免层间气泡产生等问题；且可减少叶片重量，和降低叶片产品成。
步骤a所述的模具加热系统安装设定和温度值设定，采用定制加热板包裹模具，依旧以往实验设定恒定温度；步骤a所述的后固化系统加热距离和加热温度的设定，根据以往实验数据设定恒定温度和有效加热距离；步骤a所述的直线度调节，对设备夹持、模具进行调节，按照一定方法进行测量，测量出直线度符合设计要求时，在拉挤设备上安装定制的直线度固定装置，以保证长期拉挤时，直线度值可靠；步骤b所述的自动喷砂设备，通过长期试验，挑选合适的砂料填充，调节自动喷砂机气压值，调节自动喷砂机喷砂枪口，使得高模片材与空气接触面均能够喷砂；步骤c所述的斜切设备，通过长期试验，调整斜切机高度，挑选斜切机刀具，更换、调节斜切比例的装置，使得斜切机在使用过程中能够切出合适比例的斜面。避免繁琐的修整工序；步骤d所述的在线修整，通过长期试验，制作定斜度的工装，每当斜切机斜切完，使用定制斜度工装进行检测，满足要求后，继续收卷；步骤e在线收卷设备。设计制作收卷机，在线收卷机具有自我调节功能，当收卷机速度大于拉挤设备牵引速度时，通过变频器可自动调节收卷机速度，使得收卷机速度与拉挤设备牵引速度一致。
综上所述，上述玻璃钢管应当为缠绕管或拉挤成型管，或者树脂传递模压成型工艺制得的圆管。当为缠绕管时，应当尽可能减小管的锥度，并且降低缠绕角度以获得优良的抗弯性能。上述加热系统温度值的设定应该满足满足设计要求温度变化区间为（0,2）℃。上述直线度要求（设定产品长度为L，直线度值为l）：0≤ l ≤5‰L，实际生产直线度应该满足0≤ l ≤4‰L。在线斜设备，可实现斜度为1:50到斜度为1:200调节，且斜切完的产品只做简单切边处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a.高模片材产品制作：
具体方法为：准备好高模玻璃纤维、环氧树脂体系、加热系统、后固化系统、模具、拉挤设备及系列工具、纱架；拉挤车间温、湿度设定在设计要求值，保证高模纤维的本身特性和树脂体系特性；将模具、拉挤设备系列工具、纱架安置于指定位置，加热系统和后固化系统温度开启；将检验合格的高模玻璃纤维按照工艺单规定数量放置于纱架，高模玻璃纤维按照规定依次穿过分纱板、胶槽、工装、模具，放置胶槽压杆、固定刮胶工装；待加热系统温度稳定，添加环氧树脂混合物，启动拉挤设备；将高模玻璃纤维牵引通过胶槽浸润胶液，再将浸润过胶液的高模纤维牵引穿过预固化模具，使得浸润过胶液的高模纤维预成型，然后进入加热固化模具，最终得到表面光滑的矩形拉挤片材；
b.自动喷砂处理：
高模片材的应用环境对产品的表面粗糙度要求较高，使用自动喷砂机可以实现产品表面喷砂处理，满足设计要求；
c.在线斜切处理：
高模片材自动生产线配置两台可移动式斜切机，两台可移动式斜切机可以实现对产品两端进行斜切，满足设计要求；
d.在线修整：
在线修整目的是为了保证收卷后的产品尖部满足设计要求，避免出现斜切损伤、斜切后坡面斜度不合格、斜切后坡面平整度不合格，在线修整可通过定制装置进行斜面校准；
e.在线收卷处理：
1、用固定夹板固定片材尖部，螺栓锁紧，将固定夹板与收卷机中心盘通过固定带绳固定；
操作过程中保证制品清洁，无污染，无损伤；
2、启动收卷机将变频器频路调到25Hz，其中在线收卷设备包括防护压辊、中心盘、防护挡板、限位导轨、限位压辊、固定夹板连接件、压辊导轮和控制面板，运行收卷机，当固定夹板行驶过第一个防护压辊时，开启防护压辊，当固定夹板行驶过第二个防滑压辊时，开启防护压辊，当固定夹板行驶过第三个防滑压辊时，开启防护压辊；收卷时需要保证制品清洁，无污染，无损伤；
3、当制品尾部尖部距离限位压辊三米时，在限位压辊下面垫块3m长的直板；目的在于减少制品尾部余量；
4、收卷完成时，将变频器频率调到0Hz；
5使用六个打包收紧器打包制品不同位置，打包时保证打包带打包方向一致，便于拆卸；尾部尖部打包时确保尾部与制品贴近，收紧；
6、打包完成时，先解除防护压辊保护，再打开防护挡板，当防护挡板打开后，松开中心盘最上方滑轨，接通中心盘气缸快接头，调节控制开关，使得中心盘上三个气缸收缩，
7、气缸收缩完成，开始卸载卷材制品；
8、卷材防止预留的工装上（保证制品无磕碰、无损伤，无污染），开始复原收卷机
9防护挡板归为，中心盘气缸归位、滑轨锁死、连接固定板位置归位，开始下一个制品收卷。
2.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤a所述的模具加热系统安装设定和温度值设定，采用定制加热板包裹模具，依旧以往实验设定恒定温度。
3.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤a所述的后固化系统加热距离和加热温度的设定，根据以往实验数据设定恒定温度和有效加热距离。
4.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤a所述的直线度调节，对设备夹持、模具进行调节，按照一定方法进行测量，测量出直线度符合设计要求时，在拉挤设备上安装定制的直线度固定装置，以保证长期拉挤时，直线度值可靠。
5.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤b所述的自动喷砂设备，通过长期试验，挑选合适的砂料填充，调节自动喷砂机气压值，调节自动喷砂机喷砂枪口，使得高模片材与空气接触面均能够喷砂。
6.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤c所述的斜切设备，通过长期试验，调整斜切机高度，挑选斜切机刀具，更换、调节斜切比例的装置，使得斜切机在使用过程中能够切出合适比例的斜面；
避免繁琐的修整工序。
7.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤d所述的在线修整，通过长期试验，制作定斜度的工装，每当斜切机斜切完，使用定制斜度工装进行检测，满足要求后，继续收卷。
8.根据权利要求1所述的一种采用拉挤工艺制造用于风机叶片的高模片材制备工艺，其特征在于：步骤e在线收卷设备；
设计制作收卷机，在线收卷机具有自我调节功能，当收卷机速度大于拉挤设备牵引速度时，通过变频器可自动调节收卷机速度，使得收卷机速度与拉挤设备牵引速度一致。
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