TWM590093U - 風電葉片模具智慧化分段控溫系統 - Google Patents

Abstract

本創作為一種風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其包括：電腦、複數模具溫控裝置、葉殼模具，葉殼模具具有複數溫控管路、模溫測定單元、葉殼溫測單元、葉殼硬度測定單元，複數溫控管路與複數模具溫控裝置連接，模溫測定單元用於偵測各溫控管路之溫度，葉殼溫測單元偵測葉殼模具上等待固化成形之葉片殼體的溫度，該葉殼硬度測定單元用於偵測葉片殼體之硬度，該電腦計算各測定單元之數據，電腦發送指令至該複數模具溫控裝置，該複數模具溫控裝置收到指令後分別控置各溫控管路於合適之溫度，使葉片殼體因各溫控管路的加熱均勻固化。

Description

風電葉片模具智慧化分段控溫系統

本創作為一種風電葉片模具智慧化分段控溫系統，用於製作風力發電機之葉片殼體。

現今生產電力的主要方式都會對自然環境造成極大的傷害，例如核能發電、火力發電等，而世界各國相繼研發綠色替代能源，其技術正在不斷開發突破，舉凡如太陽能、風力發電、再生資源等各種綠色能源技術，期望以綠色能源技術成為主要發電技術。

其中風力發電機為台灣近年來所積極開發之項目，而為了達成優良的風能轉換效率葉片殼體之品質相當重要，葉片殼體其製作方式是以將材料置入葉殼模具內，再經由葉殼模具加熱使材料固化所製作而成，而葉殼模具100之外觀請參考如第八圖，在常見的葉殼模具系統架構，一般是於葉殼模具100內部加裝溫控裝置使葉殼模組100加熱、冷卻，使葉片殼體固化成型。

然而前述之葉殼模具系統存有缺陷，葉片殼體並非規則之型狀因此葉殼模具置入材料後，置入之材料因葉片殼體之設計部分堆積的較厚部分堆積的較薄，如第九圖所示，圖示中曲線A為理想的葉殼模具100加熱曲線，曲線B由葉殼模具100之溫度感測器測定溫度資料而得之實際溫度曲線，曲線B所呈現之實際測定溫度與曲線A之理想加熱曲線有著明顯差異，其原因在於葉片殼體主要材料為樹脂，樹脂經升溫後到達活化所需的溫度，使得樹脂產生放熱反應，尤其在樹脂堆積較厚的區域，其反應更為劇烈所釋放出之能量產生之反應熱造成溫度飆高，據曲線B所顯現之放熱峰溫度最大值幾近100℃容易造成樹脂劣化，然而若是降溫樹脂堆積較薄的區域又會有溫度不足之問題，以致生產出之葉片殼體品質不穩定。

本創作於製作風力發電機之葉片殼體，葉殼模具具備多段溫度控制，針對待固化之葉片殼體不同部位提供不同溫度，使固化後之葉片殼體品質穩定。

而為達成上述之功效與目的，本創作提供一種風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其包括：一電腦；複數模具溫控裝置；以及一葉殼模具，其具有複數溫控管路、一模溫測定單元、一葉殼溫測單元、一葉殼硬度測定單元，該複數溫控管路分別與該複數模具溫控裝置連接，該模溫測定單元用於偵測各溫控管路之溫度，該葉殼溫測單元用於偵測該葉殼模具上等待固化成形之葉片殼體的溫度，該葉殼硬度測定單元用於偵測葉片殼體之硬度，該模溫測定單元、該葉殼溫測單元以及該葉殼硬度測定單元將所測定之資料傳輸至該電腦，該電腦以所接收之資料計算與判定放熱峰值與溫度變化後，該電腦以有線或無線之方式發送指令至該複數模具溫控裝置，該複數模具溫控裝置收到指令後分別控置各溫控管路於合適之溫度，使葉片殼體因各溫控管路的加熱均勻固化。

為更加瞭解本作之實施方式請搭配圖式進行觀看，如第一圖、第二圖所示，一種風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其包括：一電腦1；複數模具溫控裝置2；以及一葉殼模具3，其具有複數溫控管路34、一模溫測定單元35、一葉殼溫測單元36、一葉殼硬度測定單元37，該複數溫控管路34分別與該複數模具溫控裝置2連接，該模溫測定單元35用於偵測各溫控管路34之溫度，該葉殼溫測單元36用於偵測該葉殼模具3上等待固化成形之葉片殼體4的溫度，該葉殼硬度測定單元37用於偵測葉片殼體4之硬度，該模溫測定單元35、該葉殼溫測單元36以及該葉殼硬度測定單元37將所測定之資料傳輸至該電腦1，該電腦1以所接收之資料計算與判定放熱峰值與溫度變化後，該電腦1以有線或無線之方式發送指令至該複數模具溫控裝置2，該複數模具溫控裝置2收到指令後分別控置各溫控管路34於合適之溫度，使葉片殼體4因各溫控管路34的加熱均勻固化。

接續上述進一步詳述本創作之實施方式，而本實施例以葉殼模具3分為a區31 (由根部算起0～1.9米)、b區32 (由根部算起1.9～9.8米)、c區33 (由根部算起9.8米～尖端)為例(常見之葉片殼體4之厚薄度以前述之三區差異為最大，故以分成此三區作為範例)，依葉片殼體4之結構設計，對應材料因葉片殼體4之設計堆積的較厚與堆積的較薄之部分，將複數溫控管路34分別設置於a區31、b區32及c區33。而複數模具溫控裝置2於外部將傳熱介質加熱，而後分別將攜帶熱量的介質流體進入各溫控管路34內對葉殼模具3進行加溫。該設定當葉殼模具3之局部區域溫度過高，對應該區域之模具溫控裝置2將傳熱介質冷卻，冷卻至設定溫度的介質流體進入該區之溫控管路34內，使葉殼模具3溫度過高之區域冷卻，各模具溫控裝置2統一連接入電腦1，由電腦1設定理想的溫度控制曲線，並輔以即時監測的實際加熱資料與葉片殼體4之設定溫度資料，進行加熱或冷卻之智慧化控制。

本創作第三圖所示，曲線A為現階段葉片殼體4固化製程中，葉殼模具3所設定之理想加熱溫度曲線，曲線C則為本創作實施應用後葉片殼體4於固化過程中之溫度曲線圖。在此進一步介紹曲線A，先墊置玻璃纖維布於葉殼模具3，再將材料(樹脂)填置葉殼模具3的過程中，將葉殼模具3溫度自室溫預熱提升至35℃保持2小時，以幫助材料充分浸潤玻璃纖維布，在材料與玻璃纖維布充分混合後，進一步將葉殼模具3升溫至50℃並維持1小時，其目的在激發材料之放熱峰，在不同的區域放熱反應發生後更進一步提升葉殼模具3溫度至65℃恆溫設定8小時，來維持固化的穩定並提供足夠的熱量值供不同區域固化反應之所需。

進一步解釋曲線C本創作在考慮材料(樹脂)放熱峰特性後，以智慧化分區控溫方式經預熱至35℃並經過2小時狀態下，材料已緩慢地開始進行活化反應，在升溫50℃的過程中，材料在放熱反應被活化後，材料之放熱反應持續產生熱量並加速反應的完成。具體在不同的區域之放熱峰發生溫度與活化時間的溫控設定條件為：a區31以40℃引發放熱峰0.5小時，後升溫至65℃恆溫控制4.5小時後進行冷卻；b區32以50℃引發放熱峰1小時，後升溫至65℃恆溫控制4小時後進行冷卻；c區33以65℃引發放熱峰2.5小時，後以65℃恆溫控制2.5小時後進行冷卻；在葉殼模具3之溫控管路34作用下，運用材料放熱反應能量提供反應所需溫度，使可在放熱反應之高溫區域停止加熱，並施以冷卻來抑制過高溫度的產生，其曲線C相較於第十圖習知的曲線B更為穩定符合理想的曲線C，而如第四圖所示當葉殼模具3達到該溫度設定值時，經電腦1判定是否停止加熱或續行加熱，以防止材料燒焦與變質，固化成型後的葉片殼體4品質更為穩定；另對適當溫度且反應持續之區域進行中斷加熱，對反應能量不足以提供固化所需溫度者進行加熱，而得到一高溫區域被控制，並加速反應完成及縮短固化時間之功效，相較於習知技術葉片固化週期為12小時，本創作可大幅縮短製程週期為8小時，生產效率得以提高。

另本創作以第七圖輔以參考說明，葉殼硬度測定單元37根據Tg值與硬度值相對應的關係，在玻璃態轉化溫度(Tg)值為55℃時，邵氏硬度值在60D。一般在樹脂在固化初步完成時均可達到此一硬度標準，葉殼硬度測定單元37包含複數個硬度測定感測器(圖未示)，對於待固化之葉片殼體4在放熱反應完成後之凝膠與固化進行即時監測，當葉殼硬度測定單元37所測得之硬度資料已達到設定值時，意味著固化完成葉片殼體4之Tg值亦達到設計要求，此時經電腦1之資料判斷而終止加熱並行固化完成之降溫冷卻程式。換言之，如葉殼硬度測定單元37所測得之硬度資料未達設定值時，意味著固化完成之葉片殼體4之Tg值未達到設計要求，此時經電腦1之資料判斷續行加熱或維持恆溫以待固化完成，待葉殼硬度測定單元37所得之硬度值達到標準後，電腦1始得發送指令進行葉片殼體4降溫冷卻程式。

其中該複數模具溫控裝置2可為水加熱型態，將加熱後的熱水送入對應之溫控管路34以達加熱之功能。

其中該複數模具溫控裝置2可為油加熱型態，將加熱後的油送入對應之溫控管路34以達加熱之功能。

其中該複數模具溫控裝置2分別之功率可為12KW~36KW，此一功率範圍較為容易控置溫度於理想之溫度。

其中該葉殼硬度測定單37元偵測葉片殼體4之方式為接觸式。

本創作第五圖、第六圖所示其中該模溫測定單元35、該葉殼溫測單元36以及該葉殼硬度測定單元37將所測定之資料傳輸至該電腦1，前述之傳輸方式可為應用WLAN、紅外線、藍芽傳輸、無線網路中任一種無線傳輸方式，圖式中以無線傳輸器5傳輸資料為例，以避免佈置過多的傳輸線。

1‧‧‧電腦 2‧‧‧模具溫控裝置 3‧‧‧葉殼模具 31‧‧‧a區 32‧‧‧b區 33‧‧‧c區 34‧‧‧溫控管路 35‧‧‧模溫測定單元 36‧‧‧葉殼溫測單元 37‧‧‧葉殼硬度測定單元 4‧‧‧葉片殼體 5‧‧‧無線傳輸器 A‧‧‧曲線 B‧‧‧曲線 C‧‧‧曲線 100‧‧‧葉殼模具

第一圖為本創作之架構示意圖。 第二圖為本創作之方塊圖。 第三圖為本創作控溫設定曲線與實測溫度曲線之示意圖。 第四圖為本創作電腦判定葉殼模具是否繼續加熱流程示意圖。 第五圖為本創作以無線傳輸器傳輸資料示意圖。 第六圖為本創作第二實施例示意圖。 第七圖為本創作第三實施例示意圖。 第八圖為葉殼模具示意圖。 第九圖為習知控溫設定曲線與實測溫度曲線之示意圖。

1‧‧‧電腦

2‧‧‧模具溫控裝置

3‧‧‧葉殼模具

31‧‧‧a區

32‧‧‧b區

33‧‧‧c區

34‧‧‧溫控管路

Claims (7)

1. 一種風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其包括： 一電腦； 複數模具溫控裝置； 以及一葉殼模具，其具有複數溫控管路、一模溫測定單元、一葉殼溫測單元、一葉殼硬度測定單元，該複數溫控管路分別與該複數模具溫控裝置連接，該模溫測定單元用於偵測各溫控管路之溫度，該葉殼溫測單元偵測該葉殼模具上等待固化成形之葉片殼體的溫度，該葉殼硬度測定單元用於偵測葉片殼體之硬度，該模溫測定單元、該葉殼溫測單元以及該葉殼硬度測定單元將所測定之資料傳輸至該電腦，該電腦以所接收之資料計算與判定放熱峰值與溫度變化後，該電腦以有線或無線之方式發送指令至該複數模具溫控裝置，該複數模具溫控裝置收到指令後分別控置各溫控管路於合適之溫度，使葉片殼體因各溫控管路的加熱均勻固化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該複數模具溫控裝置可為水加熱型態，將加熱後的熱水送入對應之溫控管路以達加熱之功能。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該複數模具溫控裝置可為油加熱型態，將加熱後的油送入對應之溫控管路以達加熱之功能。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該複數模具溫控裝置分別之功率可為12KW~36KW。
5. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該葉殼溫測單元為紅外線測溫型態，以不與葉片殼體接觸之方式偵測溫度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該葉殼硬度測定單元偵測葉片殼體之方式為接觸式。
7. 如申請專利範圍第1項所述之風電葉片模具智慧化分段控溫系統，其中該模溫測定單元、該葉殼溫測單元以及該葉殼硬度測定單元將所測定之資料傳輸至該電腦，前述之傳輸方式可為應用WLAN、紅外線、藍芽傳輸、無線網路中任一種無線傳輸方式。

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