CWPC2020：明陽智慧能源張亞濤——《玻纖拉擠技術(shù)在風電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)及應用》

2020-08-08 來源：東方風力發(fā)電網(wǎng) 瀏覽數(shù)：2639

2020年8月6日，第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉(xiāng)市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質(zhì)增效，海陸并舉，迎戰(zhàn)平價 ”。主旨發(fā)言中，明陽智慧能源集團股份公司葉片工藝總工程師張亞濤做了題為《玻纖拉擠技術(shù)在風電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)及應用》的演講。

　　2020年8月6日，第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉(xiāng)市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質(zhì)增效，海陸并舉，迎戰(zhàn)平價 ”。

 

　　主旨發(fā)言中，明陽智慧能源集團股份公司葉片工藝總工程師張亞濤做了題為《玻纖拉擠技術(shù)在風電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)及應用》的演講。以下為發(fā)言實錄：

張亞濤↑
 

　　各位領(lǐng)導，專家、嘉賓，大家下午好，主要分享我們在玻纖拉擠做的工作。題目是《玻纖拉擠技術(shù)在風電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)和應用》，主要分五個方面。

 

　　第一，背景。風電行業(yè)競價時代的來臨，平價項目的推進，風電成本壓力巨大。

 

　　葉片發(fā)展的趨勢，海上風力資源的開發(fā)和陸上超低風資源的開發(fā)，主要是基于國外LM107m的葉片以及國內(nèi)東氣91m葉片，葉片的大型化是趨勢，而且葉片也越做越大。于是材料需要越多，重量也越大，可能會造成沉重的負荷，也會導致機組成本居高不下。輕量化、高強度和低成本成為了葉片發(fā)展的方向。

 

　　碳纖維成本高，供應鏈緊張進一步限定了批量化的應用。對比之后玻纖的成本非常有優(yōu)勢。

 

　　關(guān)于拉擠，灌注的模量和拉擠模量對比，玻纖拉擠可以提高玻纖體含量，隨著玻纖體含量的提升，模量強度的指標也有提升，玻纖本身具備成本的優(yōu)勢。

 

　　關(guān)于拉擠板的優(yōu)點，主要是六個方面，1、生產(chǎn)過程可實現(xiàn)自動化控制。2、質(zhì)量穩(wěn)定性好，可靠性高。3、機械性能好，纖維含量更高，模具和強度更高。4、利用率高。5、標準化模塊化，設(shè)計更加靈活方便。6、Tg值高，可以耐受更嚴酷的高溫工作環(huán)境。

 

　　基于拉擠技術(shù)的優(yōu)點，我們對明陽7Xm葉片預研測算，用了技術(shù)之后，重量可以降低12.06%，總成本可以降低10.47%，這也結(jié)合了葉片設(shè)計創(chuàng)新的技術(shù)。

 

　　第二部分，板材的選型。

 

　　板材是樹脂和纖維之間的原材料，拉擠樹脂價格是30多塊錢一公斤，玻纖十幾塊錢，玻纖用得越多，成本越低，這里有對比圖，隨著纖維體含量的增加，成本是下降的。可以在曲線上選擇最優(yōu)的，綜合性價比最優(yōu)的板材類型，包括樹脂和纖維不同類型，包括板材的規(guī)格形狀。

 

　　（PPT圖示）材料研發(fā)流程，材料設(shè)計包括了樹脂纖維，我們希望選擇比較好的材料，定完之后進行打樣，包括了三方機構(gòu)的確認。工藝實驗方面，和板材的性能測試不沖突，主要是對工藝設(shè)計的參數(shù)進行確認和驗證。

 

　　材料選型方面，我們在紗線選類型的時候有很多紗線，有H玻纖，S玻纖等，樹脂的數(shù)量不太理想，最終測出拉壓彎剪，一共設(shè)計22項實驗。

 

　　材料測試的步驟，先是供應商實驗室，然后明陽實驗室，再找第三方權(quán)威機構(gòu)確認數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性，包括0度拉伸各個方面測試的工作，做大量的檢測。

 

　　（PPT圖示）性能對比。首先隨著纖維體含量的增加，模量也明顯地增加，65%的纖維含量是58.86，70%的纖維含量是63.4，隨著纖維含量的增加，模量是提升的。樹脂方面，同樣含量乙烯樹脂模量較環(huán)氧低。還有一種情況是，當時對三家供應商進行了合作測試，從對比情況看有一定的差異，可能和加工工藝和生產(chǎn)工藝有一定關(guān)系。最終通過性能測試的對比，包括了價格的考慮，最終確定了板材的型號。

 

　　第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計。

 

　　拉擠板在葉片結(jié)構(gòu)中設(shè)計中的應用，拉擠板寬度的確定，越寬對下面的間隙越大，會帶來一系列的問題，所以會找合適的寬度，固定在一個范圍。第二拉擠板倒角的確定，我們認為在1：80到1：150比較合適。

 

　　（PPT圖示）拉擠梁帽的鋪層結(jié)構(gòu)形式，一共是兩種方案，一種是對接形式，工藝操作比較方便，可以批量化生產(chǎn)。方案二是優(yōu)點對于結(jié)構(gòu)的貢獻比較好，穩(wěn)定性和安全可靠性更高，但工藝和生產(chǎn)效率會受到一定制約。

 

　　第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計。

 

　　主要是設(shè)計了外形裁剪的設(shè)計，梁帽的位置優(yōu)化，調(diào)整纖維角度的順序等等。

 

　　（PPT圖示）這是原來測試的方案，從樣條到部件，一直到靜力和疲勞測試。在結(jié)構(gòu)進行了分析，主要是三個非線屈曲分析，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

 

　　第四，產(chǎn)品實現(xiàn)。

 

　　我們做了模具表面貼合實驗，板和板之間，特別是區(qū)域比較大的位置。剩下得是小件工藝實驗和中件的工藝實現(xiàn)，從小到大確定沒有問題，然后逐步地放大，放大過程中包括設(shè)計的工藝參數(shù)。工藝大大小小實驗做了20余次。另外是產(chǎn)品模擬實驗，我們會在真實的環(huán)境中做，包括現(xiàn)場的溫度、濕度、模具等都會做，只是縮小了，把產(chǎn)品比例縮小做，這非常必要，會發(fā)現(xiàn)潛在的風險加以改進。

 

　　玻纖拉擠葉片試制。一卷一卷往上放，之后拼接，拼接完了之后，首先經(jīng)過放卷、切割、倒角、鋪放、灌注、固化等工序，然后進行拼接，玻纖的板子準備工作比較多，其他正常作業(yè)就可以了。

 

　　第五，產(chǎn)品驗證。

 

　　按照要求做了靜力測試，包括揮舞、擺振都順利通過，還有疲勞測試，掛機葉片已吊裝完成，目前沒有受到異常問題。

 

　　和大家分享到這里，謝謝大家！

 

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核，如有不妥請聯(lián)系修改）

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