風(fēng)機(jī)葉片預(yù)制件真空灌注輔材替換的應(yīng)用研究

康 楠

(東方電氣(天津)風(fēng)電葉片工程有限公司 天津 300462)

0 引 言

隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，市場競爭日趨激烈，如何進(jìn)一步降本增效已成為風(fēng)電行業(yè)各個(gè)廠家追求的目標(biāo)，科學(xué)合理地使用產(chǎn)品灌注過程中的真空輔料，已成為降本增效的細(xì)分方向。使用玻纖裁剪余料對部分輔料進(jìn)行替換，以其“資源循環(huán)利用”的特性，逐步得到了推廣應(yīng)用。

1 真空灌注系統(tǒng)的概念及原理

真空灌注是一種利用真空壓力將產(chǎn)品制作成型的工藝技術(shù)。具體到風(fēng)電葉片，是將纖維增強(qiáng)材料和芯材直接鋪覆到模具表面，然后使用真空袋進(jìn)行包覆、密封，通過真空泵抽氣至負(fù)壓狀態(tài)，最后樹脂通過進(jìn)膠口浸透構(gòu)件，經(jīng)加熱、固化后成型[1]。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常會使用部分輔助材料，在真空袋與構(gòu)件之間形成負(fù)壓狀態(tài)下的有效腔體，供樹脂流動、滲透。這些輔助材料的鋪放方式稱之為真空系統(tǒng)的布置[2]。本文以某型號葉片預(yù)制件(腹板及大梁)的真空系統(tǒng)布置為例，對輔助材料中的吸膠氈替換方案進(jìn)行討論與研究。

2 試驗(yàn)過程

2.1 現(xiàn)狀描述

葉片預(yù)制件主要有腹板及大梁，均為葉片主承力結(jié)構(gòu)件，目前主流制作工藝為真空灌注成型?，F(xiàn)階段使用的腹板真空系統(tǒng)，主要是在腹板內(nèi)部鋪覆隔離膜、脫模布、導(dǎo)流網(wǎng)，其中導(dǎo)流網(wǎng)與腹板內(nèi)部邊緣間距保持50～80mm，在腹板外側(cè)250mm周邊擺鋪一圈 50mm 寬的吸膠氈，每間隔 1m，使用 100mm×300mm吸膠氈將腹板內(nèi)外真空系統(tǒng)相連[3]。

在現(xiàn)有工藝狀態(tài)下，該型號腹板每個(gè)產(chǎn)品灌注樹脂耗用量均值為(237.6±2)kg，灌注過程約耗時(shí)1h。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)化方案

在試驗(yàn)過程中，對于每個(gè)腹板(兩側(cè)結(jié)構(gòu)一致)真空系統(tǒng)抽氣部分，一側(cè)(TE)采用吸膠氈，另一側(cè)(LE)采用裁剪余料(根據(jù)布料材質(zhì)、現(xiàn)場抽氣效果進(jìn)行層數(shù)選擇)，即原吸膠氈處使用裁剪余料進(jìn)行替代，其余工藝不變。為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可對比性，待兩側(cè)真空系統(tǒng)布置完畢且連接真空表后，同時(shí)抽真空。記錄并分析兩側(cè)真空表讀數(shù)，即保壓要求值時(shí)各自所耗用的時(shí)間、保壓時(shí)的數(shù)據(jù)、灌注耗時(shí)及樹脂用量。

2.3 工藝改進(jìn)效果

根據(jù)上述工藝方案，選擇技術(shù)嫻熟、人員穩(wěn)定的生產(chǎn)班組，對連續(xù)生產(chǎn)的5個(gè)腹板灌注工序進(jìn)行了現(xiàn)場跟蹤(操作環(huán)境平均溫度為 20～22℃)，裁剪余料選用腹板制作現(xiàn)場裁剪下的余料，根據(jù)余料的材質(zhì)及克重，采用 3種方案分別進(jìn)行試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某型號葉片腹板灌注試驗(yàn)情況對比表Tab.1 Comparison of a certain type of blade web infusion test

從表1可看出，使用 1層 DQB800(45/-45)裁剪余料替換吸膠氈時(shí)，抽氣效率明顯過低，會極大影響操作效率。而使用裁剪余料后對于產(chǎn)品的灌注時(shí)間、樹脂使用量沒有影響，且保壓效果良好，產(chǎn)品脫模后外觀良好無異常。

針對上述情況對替換方案進(jìn)行優(yōu)化，使用 2層2AX-1200-0660裁剪余料替換吸膠氈。通過數(shù)據(jù)對比，增加克重后，抽氣效率已有明顯提高，試驗(yàn)側(cè)與正常側(cè)基本一致，且對灌注用時(shí)、樹脂用量無影響。

在不改變替換玻纖克重的情況下，使用 3層DQB800(45/-45)裁剪余料替換吸膠氈，相關(guān)灌注數(shù)據(jù)基本無變化。

上述所有產(chǎn)品脫模后外部表觀碧綠通透，無白斑、干纖維等質(zhì)量問題，且經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試，樹脂含量滿足設(shè)計(jì)要求。

使用上述方案對同型號葉片大梁制作進(jìn)行試驗(yàn)，亦支持上述試驗(yàn)結(jié)論。

單支葉片腹板及大梁在工藝優(yōu)化后可節(jié)約120元，并充分利用了玻纖織物的裁剪余料，以年產(chǎn) 600套(一套產(chǎn)品含 3支葉片)計(jì)算，每年可為企業(yè)節(jié)省21.6萬元的材料成本。

3 結(jié)論和建議

通過對某型號葉片腹板及大梁部分真空系統(tǒng)的優(yōu)化布置，已基本掌握玻纖裁剪余料替換吸膠氈的工藝，并可向其他類型的風(fēng)電葉片產(chǎn)品推廣使用。

①針對葉片預(yù)制件(腹板及大梁)，可使用現(xiàn)場的裁剪余料及機(jī)裁邊角料替代透氣氈(寬度 50～80mm，長度不一，但須保證鋪層克重為2400g/m2)，抽氣、保壓、灌注時(shí)效均可得到有效保證。

②鑒于風(fēng)機(jī)葉片殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)值較高，對于灌注效果的影響因素較多，不建議該替換方案應(yīng)用于殼體真空灌注系統(tǒng)。