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

2020-08-08 來(lái)源：東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng) 瀏覽數(shù)：2650

2020年8月6日，第六屆中國(guó)國(guó)際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇于浙江省桐鄉(xiāng)市振石大酒店召開(kāi)，本屆高峰論壇的主題為“提質(zhì)增效，海陸并舉，迎戰(zhàn)平價(jià) ”。主旨發(fā)言中，明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)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(fēng)電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)及應(yīng)用》的演講。

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

　　主旨發(fā)言中，明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)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(fēng)電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)及應(yīng)用》的演講。以下為發(fā)言實(shí)錄：

張亞濤↑

　　各位領(lǐng)導(dǎo)，專(zhuān)家、嘉賓，大家下午好，主要分享我們?cè)诓＠w拉擠做的工作。題目是《玻纖拉擠技術(shù)在風(fēng)電葉片中的創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用》，主要分五個(gè)方面。

　　第一，背景。風(fēng)電行業(yè)競(jìng)價(jià)時(shí)代的來(lái)臨，平價(jià)項(xiàng)目的推進(jìn)，風(fēng)電成本壓力巨大。

　　葉片發(fā)展的趨勢(shì)，海上風(fēng)力資源的開(kāi)發(fā)和陸上超低風(fēng)資源的開(kāi)發(fā)，主要是基于國(guó)外LM107m的葉片以及國(guó)內(nèi)東氣91m葉片，葉片的大型化是趨勢(shì)，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(huì)造成沉重的負(fù)荷，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組成本居高不下。輕量化、高強(qiáng)度和低成本成為了葉片發(fā)展的方向。

　　碳纖維成本高，供應(yīng)鏈緊張進(jìn)一步限定了批量化的應(yīng)用。對(duì)比之后玻纖的成本非常有優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)于拉擠，灌注的模量和拉擠模量對(duì)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(qiáng)度的指標(biāo)也有提升，玻纖本身具備成本的優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)于拉擠板的優(yōu)點(diǎn)，主要是六個(gè)方面，1、生產(chǎn)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。2、質(zhì)量穩(wěn)定性好，可靠性高。3、機(jī)械性能好，纖維含量更高，模具和強(qiáng)度更高。4、利用率高。5、標(biāo)準(zhǔn)化模塊化，設(shè)計(jì)更加靈活方便。6、Tg值高，可以耐受更嚴(yán)酷的高溫工作環(huán)境。

　　基于拉擠技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，我們對(duì)明陽(yáng)7Xm葉片預(yù)研測(cè)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(jì)創(chuàng)新的技術(shù)。

　　第二部分，板材的選型。

　　板材是樹(shù)脂和纖維之間的原材料，拉擠樹(shù)脂價(jià)格是30多塊錢(qián)一公斤，玻纖十幾塊錢(qián)，玻纖用得越多，成本越低，這里有對(duì)比圖，隨著纖維體含量的增加，成本是下降的。可以在曲線(xiàn)上選擇最優(yōu)的，綜合性?xún)r(jià)比最優(yōu)的板材類(lèi)型，包括樹(shù)脂和纖維不同類(lèi)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(jì)包括了樹(shù)脂纖維，我們希望選擇比較好的材料，定完之后進(jìn)行打樣，包括了三方機(jī)構(gòu)的確認(rèn)。工藝實(shí)驗(yàn)方面，和板材的性能測(cè)試不沖突，主要是對(duì)工藝設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)和驗(yàn)證。

　　材料選型方面，我們?cè)诩喚€(xiàn)選類(lèi)型的時(shí)候有很多紗線(xiàn)，有H玻纖，S玻纖等，樹(shù)脂的數(shù)量不太理想，最終測(cè)出拉壓彎剪，一共設(shè)計(jì)22項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

　　材料測(cè)試的步驟，先是供應(yīng)商實(shí)驗(yàn)室，然后明陽(yáng)實(shí)驗(yàn)室，再找第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)確認(rèn)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性，包括0度拉伸各個(gè)方面測(cè)試的工作，做大量的檢測(cè)。

　　（PPT圖示）性能對(duì)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(shù)脂方面，同樣含量乙烯樹(shù)脂模量較環(huán)氧低。還有一種情況是，當(dāng)時(shí)對(duì)三家供應(yīng)商進(jìn)行了合作測(cè)試，從對(duì)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(guò)性能測(cè)試的對(duì)比，包括了價(jià)格的考慮，最終確定了板材的型號(hào)。

　　第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　拉擠板在葉片結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，拉擠板寬度的確定，越寬對(duì)下面的間隙越大，會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，所以會(huì)找合適的寬度，固定在一個(gè)范圍。第二拉擠板倒角的確定，我們認(rèn)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(duì)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(diǎn)對(duì)于結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)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(huì)受到一定制約。

　　第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　主要是設(shè)計(jì)了外形裁剪的設(shè)計(jì)，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(lái)測(cè)試的方案，從樣條到部件，一直到靜力和疲勞測(cè)試。在結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，主要是三個(gè)非線(xiàn)屈曲分析，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

　　第四，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。

　　我們做了模具表面貼合實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)和中件的工藝實(shí)現(xiàn)，從小到大確定沒(méi)有問(wèn)題，然后逐步地放大，放大過(guò)程中包括設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)。工藝大大小小實(shí)驗(yàn)做了20余次。另外是產(chǎn)品模擬實(shí)驗(yàn)，我們會(huì)在真實(shí)的環(huán)境中做，包括現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、模具等都會(huì)做，只是縮小了，把產(chǎn)品比例縮小做，這非常必要，會(huì)發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)加以改進(jìn)。

　　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(guò)放卷、切割、倒角、鋪放、灌注、固化等工序，然后進(jìn)行拼接，玻纖的板子準(zhǔn)備工作比較多，其他正常作業(yè)就可以了。

　　第五，產(chǎn)品驗(yàn)證。

　　按照要求做了靜力測(cè)試，包括揮舞、擺振都順利通過(guò)，還有疲勞測(cè)試，掛機(jī)葉片已吊裝完成，目前沒(méi)有受到異常問(wèn)題。

　　和大家分享到這里，謝謝大家！

　　（內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記，未經(jīng)本人審核，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系修改）

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