CN201856380U - 风电叶片模具智能化分段控温系统 - Google Patents

Abstract

一种风电叶片模具智能化分段控温系统，本创作所根据的技术理论，系依据叶片结构设计形成区域厚度的不同，应分区段实施控温；另运用基体材料反应放热特性，使降低固化制程中对外部加热的依赖，达到节能目的；为达前述目的，本创作采行之技术手段为：模具分区段温控管路的建构，使各温控区段可依固化制程中对热能的需求独立进行加热及冷却；建置智能化温控系统，撷取自模具与叶壳体之温度及硬度数据，以判断加热设定、放热峰起始温度与完成、凝胶固化程度等状态是否完成或符合设计值；前提技术手段，充分利用材料自身之反应热加热而节省能耗，并使反应与温控搭配来符合温度曲线的设计，有助于获致固化均匀、品质优异的叶片并提高生产效率为其特征者。

Description

风电叶片模具智能化分段控温系统 

技术领域

本实用新型创作涉及一种风电叶片模具智能化分段控温系统，特别是关于一种应用于大型风电机组的关键零组件风机叶片的生产制造，以智能手段分区段控温、实时监控模具及叶壳温度并进行控制，辅以硬度测定，确保预固化制程温度稳定及获致优异叶壳品质的风电叶片模具智能化分段控温系统。 

背景技术

随着全世界石油资源的日益匮乏，风能作为一种清洁的可再生能源而逐渐获人们重视；开发和利用风能资源形成一种趋势，其不仅为寻找新的替代能源，运用风能资源更有利于环境保护。近年来，风力发电亦成为国家重点发展的绿能产业，其发展趋势趋向于大型化兆瓦级风电机组的设置，其目的系在考虑整体发电的瓦数及效率，撷取更多的风能来提高风能转换效率，其发电效率亦随之提高，符合风场利用的经济效益；其中，风电叶片是风力发电系统中最基础和最关键的部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证风电机组正常稳定运行的决定要素。 

前提，随着风电机组单机容量大型化，其配套的叶片长度设计亦随之增加，单机容量在1.5兆瓦的主流风电机组叶片产品长度在40.3～42米以上，更大单机容量5兆瓦的叶片其长度更在61.5米以上；叶片结合气动与结构设计，依其气动特性与结构的需求，在结构强度与重量等配套条件限制下，叶片设计为一呈中空的壳体，搭配主复合层31(Spar Cap or Girder)与主支架32(Shear Web)建构而成，叶壳体纵向设置不同厚度的增强材料铺层结构，以具有轻质、耐腐蚀和高拉伸弹性模量特性的纤维增强树脂(FRP)制作，藉由在叶片模具〔请参阅图1所示〕铺设玻璃纤维布层，真空导注环氧树脂进入玻纤布层浸润，后经由叶片模具升温活化树脂分子进行反应，完成预固化制程而形成一“半叶”的叶片壳体结构。前述的叶壳体结构的主要材质“玻璃纤维布”与“环氧树脂”，需要在一定温度状态下促使材料活化产生反应，如采行常温固化，其所需的固化时间长，所得到的胶接强度低，不符合实际生产与品质的需求；是以透过加温的手段，使基材(环氧树脂)反应后与增强材料(玻璃纤维布)胶接良好，并呈稳定的凝胶及固化，达到预固化的目的。 

承前言，习知技艺在叶片壳体的预固化制程的加温需求，由设置在叶片模 具背侧的加热系统供给之；该加热系统，有铺设电热丝或加热布于模具的电加热系统，以及采埋设铜管搭配导热填料的模具的水加热系统；前述的电加热系统，藉由电流导入电热丝、加热布内进而产生热量，并进一步穿过模具的结构层传导热量以提供叶片壳体树脂预固化所需的温度；水加热系统则是藉由一外部的模具温控机，将流体状的传热介质行加热或冷却的温度控制，通入铜管管路中对模具传导热量或冷却；实务上，电加热系统的发热组件～电热丝故障频仍、检修不易，常发生断点导致模具局部区域无法被加热而导致叶壳体局部固化不完全的品质问题，另外电加热系统仅具加热功能而无法进行冷却，在升温固化后需仰赖环境的空气冷却，造成叶壳体在预固化后降温等待时间长而影响生产效率；水加热系统兼具加热与冷却的功效，虽造价偏高与因铜管管路建构，而造成重量增加致使模具结构要求随之提高，但考虑到加热、冷却的功能对生产制程控制的帮助，使其渐为叶片模具制造采用的加热模式； 

然而，前述的设置在叶片模具的加热系统，无论是电加热方式或是水加热方式，在加热温度控制上皆采单一设置、均温加热方式进行，其系采取基材活化与固化所需的温度参数平均值，在不影响芯材质量的因素下，使得模具整体加热温度的设定值设定为定值；亦即在模具的加热系统直接由计算机或由一模具温控机搭配计算机(请参阅图2)设定温度控制数据，依加温需求输入设定值，进行叶片壳体树脂预固化制程；是以在增强材料(玻璃纤维布)铺设时同步将模具升温至适当温度的35℃，以帮助后续真空导注基材(环氧树脂)的流动与充填，待完成真空导注后，提升叶片模具温度至50℃引发树脂放热峰1小时，再提升叶片模具温度至65℃恒温8小时，等待树脂凝胶及固化，再进行模具降温的冷却；请参阅图3所示，图示中A曲线为理想的叶片模具加热曲线，B曲线由模具背侧的温度传感器测定温度数据而得的实际温度曲线，B曲线所呈现的实际测定温度与A曲线的理想加热曲线有着明显差异，其原因在于：基材树脂经升温后到达活化所需的温度，使得树脂产生放热反应，尤其在铺层结构厚的区域，其反应更为剧烈所释放出的能量产生的反应热造成温度飙高，据B曲线所显现的放热峰温度最大值几近100℃，有时甚至高达110～130℃，此现象需注意及控制散热与冷却，以防止温度上升过高达到小分子沸腾温度，而破坏基材；此外，现今的叶片壳体预固化加热工艺中，系持续地依设定温度值进行模具加温及恒温维持，在长时间的温度控制下，60～72KW功率的模具加热装置持续做功，使得预固化制程中的电能消耗大，致使预固化制程成为一高耗能的生产制程，高功率的加热设备昂贵，再加上高耗能产生的费用成本摊提连带地增加叶 片制造成本；且固化时间长造成生产效率无法提升，是以，如何能够在降低能量耗损的前提下，兼顾叶片预固化的温度需求，同时获致品质稳定的叶片成品并提高生产效率，为风电叶片制造业者间亟欲解决的课题。 

如上所述，习用的风电叶片预固化加热工艺技术存在着温度控制、高能耗及品质稳定度不佳等相关问题而亟待改善者；鉴于上述习用技术的诸项问题点，创作人凭借着多年在风电叶片领域丰富的从业经验，潜心思考希能解决并降低前述问题点，以充分运用材料自身反应特性、控制加热或冷却温度进而缩短叶片预固化时间，并获致品质稳定的叶片为目标，终得出本实用新型创作风电叶片模具智能化分段控温系统。 

发明内容

本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的主要目的在针对叶片壳体不同厚度的区域结构，采行分区段的温度控制，使不同区段得视其固化温度需求独立进行加热或冷却，可得到均温固化、品质稳定的叶片；次一目的在充分运用树脂材料放热峰的特性，智能化控温使可大幅降低预固化制程的加热能耗，有效降低成本；又一目的在叶片模具实施精确的温度控制，于预固化制程中加温以催化反应进行及完成，缩短预固化制程时间而提升生产效率；再一目的在实施智能化分段控温，并实时监测叶片模具与叶片壳体温度值变化，反复核对设定温度与放热峰起始及完成温度状态并作控温调整，另搭配硬度测定单元确认叶片预固化后表面硬度值，藉硬度与玻璃化转化温度(Tg)值关连性得验证叶片预固化凝胶合乎标准值。 

本创作风电叶片模具智能化分段控温系统，由一计算机、复数台模具温控装置、一叶壳模具包含设置在内部的温控管路、一模温测定单元、一叶壳温测单元、一叶壳硬度测定单元所构成，其特征在于：该叶壳模具结构层背面，设置分区段的温控管路，温控管路外对应设置模具温控装置，模具温控装置统一配接入计算机，由计算机控制叶壳模具分区段的加热与冷却，达到均温固化及叶片预固化制程节能减耗的目的。 

本创作风电叶片模具智能化分段控温系统，其设计理念与建构基础为：因应叶片壳体玻纤铺层厚度的不同，对应在叶片模具结构层背面设置的温控管路，设置为3区段独立管路，建置形成一0～1.9米、1.9～9.8米及9.8米～叶尖3区段独立的温控管路；模具温控装置对应温控管路的设置，可设置为3台的模具温控装置；各独立区段的温控管路外接独立的模具温控装置(单机功率设置为 12KW，24KW及36KW。)，该模具温控装置可选用为水温加热或油温加热装置；模具温控装置统一由计算机进行温度曲线设定的加热、冷却控制；计算机内藉一智能化控温专用软件，接收模温测定单元(模温测定单元设置在叶壳模具结构层背面所设置的温控管路层内；为因应分区温控的需要，可设置3个或3个以上供多区段独立温度测定的温度传感器)、叶壳温测单元(叶壳温测单元为测定叶片壳体加热后实际温度，设置在成形物叶片壳体的内缘表面上；因应分区温控的需要，设置3个或3个以上供多区段独立温度测定的温度传感器)，该叶壳温测单元可设置为远距的红外测温非接触式在叶片壳体的内缘表面上取样测温。及测定叶片壳体预固化表面硬度的硬度测定单元所传输而来的硬度数据，；因应分区温控的需要，设置3个以上供多区段硬度测定传感器；实时监测各项数据藉以掌握树脂放热反应状态及凝胶固化状态资讯；由叶壳温测单元与硬度测定单元反馈所得的数据，经计算机运算后判定各独立温控管路区间的叶片壳体实施加热或冷却的需求，使可达到叶片各区域预固化制程的温度控制，进而使叶片在被控制的均温下固化及收缩，同时，在精确的温度控制下搭配材料放热反应产生的热量，使在放热反应释放的热量足以供给并维持反应必要的温度下，停止温控机持续向模具输入热量，达到节能的目的；另外，藉由硬度值与Tg值间相对应数据关系，藉硬度测定单元对叶壳硬度监测使可验证预固化凝胶程度，叶壳质量得以保障并辅助判定预固化加热的进行或停止。 

当叶片模具实施加温进行叶片壳体预固化制程时，壳体的基材(树脂)受温度缓慢的提升而分子渐渐被活化进而产生反应，诱发基材放热峰而产生热量，在放热峰被诱发后，基体材料在放热峰初始点温度急遽攀升，树脂受放热反应提升的热量而加速反应的完成，反应完成后即进入稳定的凝胶固化态，致使固化时间缩短；此外，在基材到达放热峰温度后，材料自主放热反应释放的能量，足以提供基材间放热反应的热量需求；尤以叶片根部位置为铺层最大厚度处<亦即树脂含量最大处>，树脂放热反应在此处最为剧烈，同时因散热不易、热量积存，使温度急遽上升，在引发放热反应后自不需藉外部的辅助加热装置进行升温，该部位即可藉反应放热加速区域固化的完成；反之，对于叶壳局部基材较薄处，鉴于自主产生放热能量小，散热快致使热量不易积存，仍需借助外部加热装置进行升温以辅助局部区域固化反应的完成； 

藉由基材放热峰特性应用于大型风电叶片壳体及其配件预固化制程，可藉由利用放热反应特性与模具加热系统的搭配，达到辅助加热与节能兼顾的绝佳温度控制，除提供加热辅助外亦提供冷却来抑制局部产生高温，可使得温度控 制与实际反应的温度曲线符合设计值，有助获致固化均匀、胶接强度佳及品质优异的叶片产品；此外，在智能化分段加热设计部分，根据增强材料(玻璃纤维布铺层)所形成的区域厚度差异，在叶片壳体厚度大的叶根区域实施一独立的温控管路系统，另在最大弦长及叶形过渡区域处设置另一独立的温控管路系统，另在叶片壳体厚度小的叶身与叶尖区域设置又一独立的温控管路系统，每一独立的水路系统均搭配有独立配置的模具温控装置，模具温控装置统一接入计算机中施行智能控温机制，对不同厚度区域的水路系统进行升温加热、恒温及冷却等控制；除了在模具内温控管路系统所构成的温控层，设置有供监测设定温度控制的模温测定单元外，考虑到模具底部加温与气候环境等因素所造成加温层与叶片壳体表面层存在″温度梯度″的差异，在叶片壳体表面层设置叶壳温测单元，系复数个监测壳体表面实际温度的远红外温度传输感应器，由读取叶壳表面的温度数据进入计算机中运算以控制叶片壳体预固化制程的温度，同时传输不同部位放热峰起始、最高温度及结束温度，供计算机判定适时辅助加热或冷却的温度控制，更精确地控制叶片壳体在预固化过程中温度变化；另在叶片壳体表面层适当位置配置有硬度测定单元，系复数个硬度测试传感器，可将测定所得的叶片壳体表面层硬度值传输进入计算机内，供软件参照并搭配温度计算及判读，获致温度、硬度(Tg值对照数据)符合设计标准的叶片壳体，此即为本创作风电叶片模具智能化分段加热系统的价值。 

运用本创作风电叶片模具智能化分段控温系统，可达到的主要的效果及优点如下： 

1.叶片模具的分段区域独立温控管路的设置，使可因应区域放热反应的温度变化，独立进行辅助加热或冷却，得到更好的固化效率。 

2.承第1点，在针对局部区域放热峰释放的热量，足可供给反应进行所需的能量，使可视需求终止温控装置加热以达降低能耗的目的。 

3.承第2点，因应各区域加热或冷却的需求，模具温控装置的使用可选择较低功率，可获致极佳的设备使用效益，节省设备单机购置成本。 

4.设置在叶壳表面的叶壳温测单元，监测叶壳体的实际预固化制程温度，使计算机得依传感器传输的温度数据，提供加热或冷却指令给模具温控装置，叶壳预固化温度受到精确控制。 

5.承第4点，叶壳温测单元亦提供监测放热峰起始、最高点及终止温度数值，提供计算机判读反应或温控是否异常。 

6.设置在叶壳表面的硬度测定单元，提供实时监测叶壳表面的硬度值， 显现凝胶固化的程度，提供硬度值数据供计算机判断加热系统的加热、恒温或冷却的进行。 

7.由于硬度值与玻璃化转变温度有着一定的比值关系，藉由测定叶壳表面硬度同时可验证Tg值是否达到叶片设计需求的标准，质量得以保障。 

8.藉由智能化分段控温，使得到均温固化的叶片壳体，具有固化均匀、品质稳定的特点。 

9.承第8点，智能化分段控温可达到促进树脂放热反应提早完成，具缩短固化时间达4小时，确实提高生产效率的功效。 

兹举出本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的附图说明及具体实施方式，以协助专利审查委员对本创作的技术特征及内容做了解，敬请参见如下的陈述： 

附图说明

图1为风电叶片的半叶壳体模具的立体视图； 

图2为习知技艺的风电叶片模具控温管路及架构的示意图； 

图3为习知技艺的风电叶片模具控温设定曲线与实测温度曲线的示意图； 

图4为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的硬件架构示意图； 

图5为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的模具控温管路及架构示意图； 

图6为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的控温设定曲线与实测温度曲线的示意图； 

图7为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的温控程序实施示意图； 

图8为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的模温测定单元的程序与架构示意图 

图9为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的叶壳温测单元程序与架构示意图 

图10为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的叶壳硬度测定单元程序与架构示意图 

具体实施方式

图4至图10标号说明：计算机10、模具温控装置20(温控机A21、温控机B23、温控机C25)、叶壳模具30、模温测定单元35、温控管路40(温控管路A区42、温控管路B区44、温控管路C区46)、叶片壳体50、叶壳温测单元55、 叶壳硬度测定单元60； 

请参阅图4所示，系为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的硬件架构示意图；本创作所述及的风电叶片模具智能化分段控温系统，系应用在风电机叶片壳体50或相关构件(如主复合层(Spar Cap or Girder)与主支架(ShearWeb)等)的预固化制程，温度控制为使基材(树脂)均温固化获致品质稳定的叶片壳体及构件，并利用基材的放热特性，达到自主放热反应并提供反应热量使树脂固化，大幅节省能耗并缩短固化时间进而达到提升生产效率的目的；本创作所应用的硬件为：一计算机10、一模具温控装置20、一叶壳模具30、一模温测定单元35、一温控管路40、一叶片壳体50、一叶壳温测单元55、一叶壳硬度测定单元60所构成；如前所述，为达到精确控温与充分利用材料反应热，本创作系在叶壳模具30的温控管路40上做出改变，习用技术的单一均温加热设置，在温控管路40(或电热丝加热，或水路加热)均设置以单一或内部串接，对叶壳模具30的纵向区域各部位施以同样的固化温度设定，该设定未考虑其叶片壳体50结构对温度的不同需求、放热峰的发生能量，齐头式的加热型态导致产生局部高温，固化温度的不均匀将造成收缩不均而影响叶片壳体50整体的品质；请参阅图5所示，为此，本创作依叶片壳体50的结构设计：增强材料(玻纤布)铺层的不同(厚度结构差异)，分别设置独立温控管路40在0～1.9米(温控管路A区42)、1.9～9.8米(温控管路B区44)及9.8米～叶尖(温控管路C区46)3区段，在叶片壳体50厚度最大的0～1.9米叶根区域设置一温控管路A区42；相邻在温控管路A区42的温控管路B区44，系设置在叶片壳体50距根部1.9～9.8米区间，该温控管路B区44系涵盖叶片壳体50的最大弦长及叶形过渡区域；另温控管路C区46，则相邻于温控管路B区44，设置在9.8米～叶尖涵盖的区间，系为叶片壳体50的结构厚度较小的叶身与叶尖区域；对应于温控管路40(温控管路A区42、温控管路B区44与温控管路C区46)，在叶壳模具30外部各单独配置有模具温控装置20(温控机A21、温控机B23与温控机C25)，模具温控装置20系在外部将传热介质加热，将携带热量的介质流体进入温控管路40内，对叶壳模具30进行加温；该设定当叶壳模具30的局部区域温度过高，模具温控装置20系将传热介质冷却，冷却至设定温度的介质流体进入温控管路40内，行叶壳模具30的冷却，进而冷却叶片因放热温度积存所造成的局部区域高温；模具温控装置20可使用油温式与水温式等，在叶片壳体50的基材温度及成形需求，选用水温式模具温控装置20较为理想；模具温控装置20统一连接入计算机10，由计算机10设定理想的温度控制曲线，并辅以实时 监测的实际加热数据与叶片壳体50的设定温度数据，进行加热或冷却的智能化控制。 

请参阅图6所示，A曲线为现阶段风电机叶片壳体50的预固化制程，模具所设定的理想加热温度曲线；C曲线则为本创作实施应用后可获致制程优化的温度曲线图；如前述的习知技艺，A曲线所设定的理想曲线，系在叶片壳体50在进行基体材料(树脂)真空导注时，将叶壳模具30温度自室温预热提升至35℃保持2小时，以帮助基材(树脂)的流动并充分浸润增强材料(玻纤布)，在基材(树脂)与增强材料(玻纤布)充分混合后，进一步将叶壳模具30升温至50℃并维持1小时，其目的在激发基材(树脂)的放热峰，在不同的区域放热反应发生后更进一步提升叶壳模具30温度至65℃恒温设定8小时，来维持固化的稳定并提供足够的热量值供不同区域固化反应的所需；然而，这样的加热温度设定，或考虑以长时间恒温来获致叶片壳体50在预固化制程后品质稳定，然而未考虑基材(树脂)放热峰的影响，既对叶片壳体50在预固化反应时产生局部高温而影响固化品质，且持续的加温对于电能功率持续的输出而形成浪费；本创作在考虑基材(树脂)放热峰特性后，以智能化分区控温方式，可获致制程优化的温度曲线效果；经预热35℃/2小时状态下，基材(树脂)早已缓慢地开始进行活化反应，在升温50℃的过程中，基材(树脂)在放热反应被活化后，基材(树脂)的放热反应持续产生热量并加速反应的完成；具体在不同的区域的放热峰发生温度与活化时间的温控设定条件为：叶根处(温控A区42)以40℃引发放热峰0.5小时，后升温至65℃恒温控制4.5小时后进行冷却；叶形弦长与过度区域(温控管路B区44)以50℃引发放热峰1小时，后升温至65℃恒温控制4小时后进行冷却；叶形过度区域至叶尖(温控管路C区46)以65℃引发放热峰2.5小时，后以65℃恒温控制2.5小时后进行冷却；在叶壳模具30的温控管路40作用下，运用基材(树脂)放热反应能量提供反应所需温度，使可在放热反应的高温区域停止加热，并施以冷却来抑制过高温度的产生，以防止树脂烧焦与变质；另对适当温度且反应持续的区域进行中断加热，对反应能量不足以提供固化所需温度者进行加热，而得到一高温区域被控制，并加速反应完成及缩短固化时间的功效，相较于习知技艺叶片预固化制程周期为12小时，本创作可大幅缩短制程周期为8小时，生产效率得以提高。 

请参阅图7所示，系为本创作风电叶片模具智能化分段控温系统的温控程序实施示意图；为达到前述叶片壳体50预固化制程优化的精确温度控制的目的，由计算机10进行设定叶壳模具30的理想加热温度曲线，计算机10输出温度控 制指令并藉由模具温控装置20输出传热介质对叶壳模具30内的温控管路40进行加热或冷却，并且由模温测定单元35监测叶壳模具30的实际温度，提供实际测得的温度数据以提供计算机10进行计算与判定；当叶壳模具30达到该温度设定值时，经计算机10判定是否停止加热或续行加热(请参阅图8所示)。然而，叶壳模具30系以硬质的基材(树脂)所制造，为热量的不良导体，在经过温控管路40的热量传递下，与叶壳模具30上的叶片壳体50将产生明显程度的温度梯度，系指叶壳模具30温度达到设定值，而叶片壳体50内部与表面温度仍未到达设定温度而形成实际温度差异，此温差情况尤以冬季环境气候温度低时最为明显，为能达到叶片壳体50被精确温控的目的，而叶片壳体50的实际温度才是显示实际基材(树脂)反应及凝胶与固化状态的直接依据，是以，除前述的模温测定单元35的设置外，本创作另在叶片壳体50表面设置叶壳温测单元55，与前述温控管路40的划分相同的目的，根据不同的厚度结构、不同放热峰反应所造成的区域温度差异，叶壳温测单元55系设置复数个温度传感器在叶片壳体50表面层上，藉以实时监控叶片壳体50预固化制程中的温度变化，藉由监测而来的叶片壳体50温度数据，由叶壳温测单元55传输温度数据送回计算机10进行温度比对与判定，如叶片壳体50温度与设定温度达到一致，计算机10将输出指令给模具温控装置20停止加热，反之，若叶片壳体50温度与设定温度达到不一致，计算机10将输出指令给模具温控装置20，续行加热或进行冷却，使获致符合温度曲线设定的均温固化效果；请参见图9叶壳温测单元55的程序架构示意图。承前言，由模温测定单元35与叶壳温测单元55所测得的温度数据经计算机10计算及判定藉模具温控装置20做预固化制程的温度控制，使可在温度精确的控制下，得到均温固化、品质稳定的叶片壳体50，然而，在叶壳温测单元55中所测量并得到数据中，虽可得知基材(树脂)的放热反应开始与结束的数据点，然而对于叶片壳体50的品质是否合乎设计需求，需做进一步的测试来验证，在习用工法中，乃系待预固化制程完成后，在叶片壳体50表面刮取适量的固化基材(树脂)粉末或取相邻部位的边角料，进行玻璃化转变温度值(Tg)的测定，然而，当测定而得的Tg值偏低，未达到设计所需的强度需求数据时，在叶片壳体50两半叶组装为一体后得另行将叶片壳体50送入独立的加热室内，进行热处理调质来调整原本不足的Tg值至合格范围，此一工序的增加除增加了生产时间、降低了生产效率外，另加热室及设备的建置与加热的油料需求无疑增加了叶片制造成本；有鉴于此，本创作系在叶片壳体50的内缘，设置叶壳硬度测定单元60，请参阅图10所示，图10为本创作风电叶片 模具智能化分段控温系统的叶壳硬度测定单元60的架构程序示意图；根据Tg值与硬度值相对应的关系，在玻璃态转化温度(Tg)值为55℃时，邵氏硬度值在60D；一般在玻璃钢树脂在预固化初步完成时均可达到此一硬度标准；叶壳硬度测定单元60，系包含复数个硬度测定传感器，对于叶片壳体50在放热反应完成后的凝胶与固化进行实时监测，当叶壳硬度测定单元60所测得的硬度数据已达到基体材料(树脂)预固化制程的设定值时，意味着预固化完成的叶片壳体50的Tg值亦达到设计要求，此时经计算机10的数据判断而终止加热并行固化完成的降温冷却程序；换言之，如叶壳硬度测定单元60所测得的硬度数据未达到基材(树脂)预固化制程的设定值时，意味着预固化完成的叶片壳体50的Tg值未达到的设计要求，此时经计算机10的数据判断续行加热或维持恒温以待固化完成，待叶壳硬度测定单元60所得的硬度值达到标准后，计算机10始得发送指令进行叶片壳体50降温冷却程序； 

另外，模温测定单元35、叶壳温测单元55与叶壳硬度测定单元60所述及的温度测量数据与硬度测定数据的传输，可应用WLAN、远红外、蓝芽等传输技术或藉由有线或光纤串接，结合无线网路路由器发送。 

模具温控装置20，因区域设置有温控机A21、温控机B23、温控机C25，其单机功率设置为12KW，24KW及36KW。 

叶壳硬度测定单元60以邵氏硬度为玻璃钢硬度测定单位，待开发以硬度计结合前提传输形式的传感器实施之。 

本创作风电叶片模具智能化分段控温系统所根据的技术理论，系在： 

1.因搭配叶片的气动外型而产生的叶片壳体50的结构设计，致使在叶片壳体不同区域有着不同的厚度结构，依据厚度的不同应实施不同温控的分段控温模式。 

2.基材(树脂)自身的放热反应能量需被充分利用在固化制程的实现，可不依赖外部辅助加热装置，可达到节约能源耗损的功效。 

为实现前提的的技术理论，本创作风电叶片模具智能化分段控温系统所采用的技术手段为： 

1.在叶壳模具30内部设置分区的温控管路40，使可对不同的固化温度需要，藉独立的模具温控装置20进行叶壳模具30的加热及冷却，使得到分区精确温控的叶片壳体50预固化制程。 

2.藉计算机10接收模温测定单元35、叶壳温测单元55及叶壳硬度测定单元60 的温度与硬度数据，以判断加热设定值、放热峰起始与放热完成温度值和叶壳内表面硬度各状态是否达到，行智能化温度控制而获致节约能耗、品质稳定与提高生产效率等诸多效益的目的。 

Claims (14)

1.一种风电叶片模具智能化分段控温系统，由一计算机、复数台模具温控装置、一叶壳模具包含设置在内部的温控管路、一模温测定单元、一叶壳温测单元、一叶壳硬度测定单元所构成，其特征在于：该叶壳模具结构层背面，设置分区段的温控管路，温控管路外对应设置模具温控装置，模具温控装置统一配接入计算机。

2.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳模具结构层背面设置的温控管路，设置为3区段独立管路。

3.根据权利要求2所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该3区段的温控管路依叶根0～1.9米、1.9～9.8米及9.8米～叶尖尺寸设置。

4.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模具温控装置可选用为水温加热装置。

5.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模具温控装置可选用为油温加热装置。

6.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模具温控装置对应温控管路的设置，可设置为3台的模具温控装置。

7.根据权利要求6所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模具温控装置的单机功率对应设置为12KW，24KW及36KW。

8.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模温测定单元设置在叶壳模具结构层背面所设置的温控管路层内。

9.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该模温测定单元为因应分区温控的需要，可设置3个或3个以上供多区段独立温度测定的温度传感器。

10.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳温测单元为测定叶片壳体加热后实际温度，设置在成形物叶片壳体的内缘表面上。

11.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳温测单元可设置为远距的红外测温非接触式在叶片壳体的内缘表面上取样测温。

12.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳温测单元因应分区温控的需要，设置3个或3个以上供多区段独立温度测定的温度传感器。

13.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳 硬度测定单元采接触式设置在成形物叶片壳体的内缘表面。

14.根据权利要求1所述的风电叶片模具智能化分段控温系统，其中，该叶壳硬度测定单元可因应分区温控的需要，设置3个以上供多区段硬度测定传感器。 

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