CWPC2020：明陽智慧能源張亞濤——《玻纖拉擠技術在風電葉片中的創新研發及應用》

2020-08-08 來源：東方風力發電網 瀏覽數：2781

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市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質增效，海陸并舉，迎戰平價 ”。主旨發言中，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《玻纖拉擠技術在風電葉片中的創新研發及應用》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市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質增效，海陸并舉，迎戰平價 ”。

 

　　主旨發言中，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《玻纖拉擠技術在風電葉片中的創新研發及應用》的演講。以下為發言實錄：

張亞濤↑
 

　　各位領導，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《玻纖拉擠技術在風電葉片中的創新研發和應用》，主要分五個方面。

 

　　第一，背景。風電行業競價時代的來臨，平價項目的推進，風電成本壓力巨大。

 

　　葉片發展的趨勢，海上風力資源的開發和陸上超低風資源的開發，主要是基于國外LM107m的葉片以及國內東氣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勢。

 

　　關于拉擠，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勢。

 

　　關于拉擠板的優點，主要是六個方面，1、生產過程可實現自動化控制。2、質量穩定性好，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，設計更加靈活方便。6、Tg值高，可以耐受更嚴酷的高溫工作環境。

 

　　基于拉擠技術的優點，我們對明陽7Xm葉片預研測算，用了技術之后，重量可以降低12.06%，總成本可以降低10.47%，這也結合了葉片設計創新的技術。

 

　　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的，綜合性價比最優的板材類型，包括樹脂和纖維不同類型，包括板材的規格形狀。

 

　　（PPT圖示）材料研發流程，材料設計包括了樹脂纖維，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，主要是對工藝設計的參數進行確認和驗證。

 

　　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，樹脂的數量不太理想，最終測出拉壓彎剪，一共設計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，再找第三方權威機構確認數據，保證數據的可靠性，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工藝有一定關系。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，結構設計。

 

　　拉擠板在葉片結構中設計中的應用，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）拉擠梁帽的鋪層結構形式，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。方案二是優點對于結構的貢獻比較好，穩定性和安全可靠性更高，但工藝和生產效率會受到一定制約。

 

　　第三，結構設計。

 

　　主要是設計了外形裁剪的設計，梁帽的位置優化，調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。在結構進行了分析，主要是三個非線屈曲分析，確保結構安全可靠。

 

　　第四，產品實現。

 

　　我們做了模具表面貼合實驗，板和板之間，特別是區域比較大的位置。剩下得是小件工藝實驗和中件的工藝實現，從小到大確定沒有問題，然后逐步地放大，放大過程中包括設計的工藝參數。工藝大大小小實驗做了20余次。另外是產品模擬實驗，我們會在真實的環境中做，包括現場的溫度、濕度、模具等都會做，只是縮小了，把產品比例縮小做，這非常必要，會發現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，其他正常作業就可以了。

 

　　第五，產品驗證。

 

　　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！

 

　　（內容來自現場速記，未經本人審核，如有不妥請聯系修改）

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