CN113791110A - 一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置及方法，测定装置包括样品室，样品室内设置有样品台、加热装置以及温度监测装置，样品室外设置有电源、提示装置和温度计，样品台包括样品台本体、具有弹性的夹持板以及压电陶瓷，压电陶瓷的两端连接有通向样品室外的导线，导线上串联有电感、电阻以及电流感应开关构成第一电流回路，电源、电流感应开关以及提示装置连接构成第二电流回路，电流感应开关设置有启动电流；测定方法利用测定装置读取提示装置发出提示信号时温度计温度即得到玻璃化转化温度。本发明的测定装置和测定方法，根据试样发生玻璃化转变时发生的化学及物理变化直接读取玻璃化转变温度，无需参比物、无需进行计算，节省时间。

Description

一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组叶片制造领域，具体涉及一种玻璃化转变温度的测定装置及测定方法。

背景技术

风力发电作为一种清洁能源，能有效减少碳排放，在2030“碳达峰”与2060“碳中和”的驱使下，风力发电将迎来又一轮发展高峰。而叶片作为风力发电机组中获取风能最为重要的部件之一，对力学稳定性、环境温度适应性的要求很高，而当前的主要风力发电机组各机型，均选用以玻璃钢为主体材料的叶片，因而玻璃钢的成形性能成为衡量叶片质量的重要指标。且叶片的制造周期较长，且普遍超过主机设备的制造周期，往往成为风电场建设中设备供货的主要瓶颈。因而，提高叶片的制造质量及提高叶片的生产效率对整个风电行业的发展有着重要的促进作用。

而作为叶片的性能指标之一的玻璃化温度，直接影响着叶片在高环境温度下运行时的稳定性与机组安全，因而在叶片的制造过程中，需要在多个部位多次取样进行玻璃化转变温度的测定，测定合格后方可进行下道工序。所以在叶片的制造过程中，对于固化成形后的叶片基体，取样进行玻璃化转变温度测定的工作量很大。

当前各叶片制造厂均采用差示扫描量热分析法进行玻璃化转变温度的测定，即通过监测试样在升温过程中发生吸热量，读取发生突变时的温度作为试样的玻璃化转变温度。该方法除要监测样品室的內温度外，还要读取样品及参比试物的吸热量并进行计算。该方法对仪器的精密度要求很高，且测定玻璃化转变温度时较为费时，在叶片大量生产时工作量很大。

因此探索一种既便捷有能准确读取叶片试样玻璃化温度的新方法对于当前的叶片生产企业而言都有很大的现实意义。

发明内容

本发明的第一目的是推出一种玻璃化转变温度的测定装置，该装置既能根据玻璃钢试样发生玻璃化转变时发生的化学及物理变化直接读取玻璃化转变温度，无需参比物，也无需进行计算，且节省时间。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下的技术方案：

一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置，包括可开闭的样品室，所述样品室内设置有用于夹持叶片试样的样品台、用于使所述叶片试样温度升高的加热装置以及用于监测所述样品室内温度的温度监测装置，所述样品室外设置有电源、提示装置和数显温度计，所述数显温度计与所述电源以及所述温度监测装置连接，所述数显温度计用于读取所述样品室内的温度，所述样品台包括样品台本体、设置于所述样品台本体上具有弹性的夹持板以及填充在所述样品台本体内部的压电陶瓷，所述压电陶瓷的两端连接有通向所述样品室外的导线，所述导线上串联有电感、电阻以及电流感应开关，所述压电陶瓷、所述电感、所述电阻以及所述电流感应开关连接构成第一电流回路，所述电源、所述电流感应开关以及所述提示装置连接构成第二电流回路，所述电流感应开关设置有用于监测所述第一电流回路中电流变化量的启动电流，所述第一电流回路中的电流变化量小于所述启动电流时所述电流感应开关关闭，所述第一电流回路中的电流变化量大于等于所述启动电流时所述电流感应开关开启以使所述第二电流回路导通。

上述技术方案中，优选地，所述夹持板在无所述叶片试样夹持时对所述压电陶瓷无压迫，所述夹持板在有所述叶片试样夹持时对所述压电陶瓷产生压力。

上述技术方案中，进一步优选地，所述样品台设置于所述加热室内的底部中心位置，所述加热装置和所述温度监测装置分别位于所述样品台的左右两侧或前后两侧。

上述技术方案中，再进一步优选地，所述样品室设置有开口，所述开口上设置有可开闭的闸门，所述闸门关闭时所述样品室密封。

上述技术方案中，更进一步优选地，所述加热装置为电阻丝，所述电阻丝通过导线与所述电源连接，所述温度监测装置为热电偶，所述热电偶与所述数显温度计之间通过导线连接，所述夹持板为弹簧片。

上述技术方案中，还进一步优选地，连接所述电阻丝和所述电源的导线、连接所述热电偶和所述数显温度计的导线、以及连接在所述压电陶瓷两端的导线均以密封穿透的方式穿过所述样品室的室壁。

上述技术方案中，且进一步优选地，所述样品室内还设置有风扇。

上述技术方案中，再进一步优选地，所述提示装置为指示灯或警报器，所述提示信号为所述指示灯发光或所述报警器发出警鸣声。

本发明的第二目的是推出一种玻璃化转变温度的测定方法，该方法既能根据玻璃钢试样发生玻璃化转变时发生的化学及物理变化直接读取玻璃化转变温度，无需参比物，也无需进行计算，且节省时间。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下的技术方案：

一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定方法，包括如下步骤：

样品台本体和具有弹性的夹持板共同夹持叶片试样；

加热装置加热样品室；

提示装置发出提示信号，读取数显温度计所示温度即为所述叶片试样的玻璃化转变温度。

上述技术方案中，优选地，加热所述样品室前，所述电流感应开关设定启动电流。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

既能根据玻璃钢试样发生玻璃化转变时发生的化学及物理变化直接读取玻璃化转变温度，无需参比物，也无需进行计算，且节省时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图1作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图1仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本附图1获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例中玻璃化转变温度的测定装置的结构示意图；

附图1中：样品室-100；电阻丝-110；热电偶-120；样品台本体-131；弹簧片-132；压电陶瓷-133；电感-1331；电阻-1332；电流感应开关-1333；叶片试样-200；电源-300；指示灯-400；数显温度计-500。

具体实施方式

下面结合附图1所示的实施例对本发明作进一步描述。

如附图1所示的一种适用于风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置，包括可开闭的样品室100，样品室100内设置有用于夹持叶片试样200的样品台、用于使叶片试样200的温度升高的电阻丝110以及用于监测样品室100内温度的热电偶120，样品室100外设置有电源300、指示灯400和数显温度计500，数显温度计500与电源300以及热电偶120连接，电阻丝110与电源300形成单独的电阻丝电路，数显温度计500与电源300形成单独的温度计电路，电源300用于给电阻丝110和数显温度计500供电，数显温度计500用于读取样品室100内的温度，样品台包括样品台本体131、设置于样品台本体131上的弹簧片132以及填充在样品台本体131内部的压电陶瓷133，压电陶瓷133的两端连接有通向样品室100外的导线，该导线上串联有电感1331、电阻1332以及电流感应开关1333，压电陶瓷133、电感1331、电阻1332以及电流感应开关1333连接构成第一电流回路，电源300、电流感应开关1333以及指示灯400连接构成第二电流回路，电流感应开关1333设置有启动电流。

需要保证弹簧片132与样品台本体131之间不夹持叶片试样200时，样品台本体131不受压力，弹簧片132与样品台本体131之间夹持有叶片试样200时，压电陶瓷133产生压力。当样品室100内温度提升至叶片试样200的玻璃化转化温度时，电流感应开关1333开启使得第二电流回路导通从而指示灯400发光。当然，指示灯400也可以选择警报器代替，那么当样品室100内温度提升至叶片试样200的玻璃化转化温度时，电流感应开关1333开启使得第二电流回路导通从而警报器发出警鸣声。

其中，样品室100为以有机玻璃制成的长方体，长宽高为10cm×10cm×8cm，壁厚5mm，底部正中为3cm×6cm×1cm的样品台，样品台内置有30mm×20mm×5mm的压电陶瓷133，压电陶瓷133选择材质为锆钛酸铅，其上下两面连有导线引出样品室100外。样品室100顶部为抽拉式闸门为开口，闸门开启时，可将叶片试样200置于弹簧片1332与样品台本体1331的上表面之间，闸门关闭时，样品室100上部完全密合，样品室100的内部空间与外部隔绝。样品台设置于加热室100内的底部中心位置，电阻丝110、热电偶120设置于样品台的左右两侧，两者的导线均引出样品室100外。特别的，压电陶瓷133、电阻丝110、热电偶120引出的导线均以密封穿透的方式通过样品室100的室璧。

温度计电路、电阻丝电路、第二电流回路均并联于电源300。其中，数显温度计500通过热电偶120读取样品室100内的实时温度；指示灯400处于常闭状态，当电流感应开关1333启动时开启而发光。

压电陶瓷133的闭合回路中选取电阻1332为1kΩ，选取电感1331为100μH，设定电流感应开关的启动电流为1mA。

另外，样品室100内还设置有风扇(图中未示出)，风扇设置在电阻丝110的旁边，风扇与电源300通过导电连接形成单独的风扇电路，连接风扇和电源300的导线以密封的方式穿过样品室100的室璧，通过设置风扇可以使样品室100内温度均匀。

下面介绍一种适用于风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定方法，利用到上述测定装置。测定方法步骤如下：

打开闸门以打开样品室100，将叶片试样200置于样品室100内并以弹簧片132及样品台本体131夹持住；

关闭样品室，设定电流感应开关1333的启动电流为1mA；

开启电源300，电阻丝110加热样品室100；

指示灯400发光，读取此时的数显温度计500读数即为叶片试样200的玻璃化转变温度。

测定原理：

当将叶片试样200置于弹簧片132与样品台本体131之间夹持住时，弹簧片132产生的压力通过样品台本体131传递至压电陶瓷133，从而其两端产生电压，继而第一电流回路中产生电流，且叶片试样200未发生玻璃化转变时，第一电流回路中电流恒定。由于样品室100中电阻丝110通电后不断发热，致使样品室100中空气温度逐渐升高，但未及叶片试样200的玻璃化转变温度时，第一电流回路中电流不会变化，当样品室100内空气温度达到叶片试样200的玻璃化转变温度时，叶片试样200即开始发生力学松弛，弹簧片132压力减小，第一电流回路总电流突然减小且幅度较大，当第一电流回路的电流变化量达到启动电流1mA时，触发电流感应开关1333开启，继而使第二电流电路导通，指示灯400发光，此时读取数显温度计500的读数，即为叶片试样200的玻璃化转变温度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，包括样品室，所述样品室内设置有用于夹持试样的样品台、用于使所述试样温度升高的加热装置以及用于监测所述样品室内温度的温度监测装置，所述样品室外设置有电源、提示装置和温度计，所述温度计用于读取所述样品室内的温度，所述样品台包括样品台本体、设置于所述样品台本体上具有弹性的夹持板以及填充在所述样品台本体内部的压电陶瓷，所述压电陶瓷的两端连接有通向所述样品室外的导线，所述导线上串联有电感、电阻以及电流感应开关，所述压电陶瓷、所述电感、所述电阻以及所述电流感应开关连接构成第一电流回路，所述电源、所述电流感应开关以及所述提示装置连接构成第二电流回路，所述电流感应开关设置有用于监测所述第一电流回路中电流变化量的启动电流，所述第一电流回路中的电流变化量大于等于所述启动电流时所述电流感应开关开启以使所述第二电流回路导通。

2.根据权利要求1所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述夹持板在无所述试样夹持时对所述压电陶瓷无压迫，所述夹持板在有所述试样夹持时对所述压电陶瓷产生压力。

3.根据权利要求2所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述样品台设置于所述加热室内的底部中心位置，所述加热装置和所述温度监测装置分别位于所述样品台的左右两侧或前后两侧。

4.根据权利要求3所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述样品室设置有开口，所述开口上设置有可开闭的闸门，所述闸门关闭时所述样品室密封。

5.根据权利要求4所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述加热装置为电阻丝，所述电阻丝通过导线与所述电源连接，所述温度监测装置为热电偶，所述热电偶与所述温度计之间通过导线连接，所述夹持板为弹簧片。

6.根据权利要求5所述的璃化转变温度的测定装置，其特征在于，连接所述电阻丝和所述电源的导线、连接所述热电偶和所述温度计的导线、以及连接在所述压电陶瓷两端的导线均以密封穿透的方式穿过所述样品室的室壁。

7.根据权利要求6所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述样品室内还设置有风扇。

8.根据权利要求7所述的玻璃化转变温度的测定装置，其特征在于，所述提示装置为指示灯或警报器，所述提示信号为所述指示灯发光或所述报警器发出警鸣声。

9.一种风力发电机组叶片玻璃化转变温度的测定方法，其特征在于,包括如下步骤：

样品台本体和具有弹性的夹持板共同夹持试样；

加热装置加热样品室；

提示装置发出提示信号，读取温度计所示温度即为所述试样的玻璃化转变温度。

10.根据权利要求9所述的玻璃化转变温度的测定方法，其特征在于，加热所述样品室前，所述电流感应开关设定启动电流。

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