又出“黑科技”!3M可變色噴膠助力風電葉片更強更可靠

進入正題前,先讓我們看幾個觸目驚心的數字:

又出“黑科技”!3M可變色噴膠助力風電葉片更強更可靠

風能作為一種可再生資源,相對於傳統能源來說是一種幾乎零成本,取之不盡的能源。但在低成本資源的背後,卻有著高昂的設備維護費用,而風機葉片質量問題帶來的維護成本佔了其中重要部分。

通常,當發現風機出現葉片質量事故或隱患,整個風場的同類型風機都需要一系列的緊急措施來進行整改。風機葉片問題造成的後果往往是災難性的,而且沒有任何預兆,因此產生的維修及檢查的成本一般十分巨大,大家開始重新審視風機葉片強度及生產質量的重要性。

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針對風場風機葉片事故,DNV GL③ 在一份調查報告中對總計10GW 風能項目中的葉片故障進行統計。調查顯示在風機頭10年服役期中,有1%-3%的風機都出現過葉片損傷④,而葉片生產製造產生的質量缺陷是引起葉片強度降低的一個重要原因。並且質量缺陷具有隱蔽性,致使葉片在運行過程中會發生無預警的失效。

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圖片來自:Paxton News Gazette

現代的風機葉片都是由複合材料製成,其中起支撐結構的增強纖維的排布和定位更是成為影響複合材料層壓板強度的關鍵。目前葉片製作特別是葉片的鋪層和定位都是手工進行的,在質量控制方面很容易出現變數,造成褶皺缺陷,受外在載荷情況下很容易引發結構破壞。因此,

如何固定玻纖布是其中關鍵的一環

複合材料製造業發展至今,人們嘗試了各種方法來定位和固定增強纖維布,其中噴膠作為一種方便快捷的方法被大家普遍認可。自從上世紀60年代3M研發出噴膠產品之後,這種能實現快速粘接的產品便被廣泛的應用於各種領域,當然也包括應用於葉片製造領域。

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自動化鋪層生產線

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激光定位

相對於其他幾種增強纖維固定方法,噴膠有以下幾個優勢

快速- 相對於針線縫織,噴膠更加靈活快速,如葉片根部鋪層固定,針線縫織鋪層往往需要1-2個工時,而噴膠的操作基本以秒來計算

方便- 某些生產廠商可能會選用特殊的夾具來固定鋪層,但可能僅適用於某些特殊區域,噴膠的靈活性則可以使其應用於各種場合

粘接力強- 相對於膠帶,噴膠採用高彈性的橡膠壓敏膠,使其在各種表面應用都能表現出良好的粘接性能

可靠性高- 針線縫織,夾具及膠帶固定,通常只能覆蓋和固定鋪層的部分區域,而噴膠由於可以噴射在所需固定物體表面任意區域,因此所獲得的粘接面積更大,能有效的定位纖維和防止褶皺。

噴膠在葉片製造上應用至今,由於其材料的特性,在複合材料生產中也存在一些問題,因此造成了應用的侷限性:如噴膠的過量使用會導致複合材料層壓板強度的降低。雖然目前也有采用帶顏色的噴膠通過視覺來控制用量,但同時也會導致噴膠顏色殘留並影響產品外觀問題。(見下圖)

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噴膠顏色殘留,影響產品外觀

針對上述噴膠在葉片製造應用中存在的問題,3M公司專門開發了一款新的風電專用噴膠DLUA 2.0。由於其特有的可變色技術及改進的更加親和樹脂的膠體,使其在真正意義上成為風電葉片及複合材料生產的專用噴膠。

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風電專用噴膠DLUA 2.0

相對於傳統噴膠,新一代噴膠有以下幾個特點

創新的顏色變化技術使客戶既可用顏色來控制用量,又不用擔心產品的染色問題

噴膠中新的膠體不含無法溶於樹脂的顆粒物,並可以與環氧樹脂成分有效結合,使其基本對樹脂灌注無影響,並大大降低了對複合材料性能的影響

安全環保,能夠符合目前嚴格的EHS法規(美國加利福利亞州EHS法規)。⑤

由於有多種包裝及噴射方式可以使用,使其能適用於葉片自動化鋪層生產線

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帶顏色的噴膠,通過視覺來控制用量

下面的動圖帶你體驗3M風電專用噴膠變色“黑科技”:

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3M二代風電專用噴膠滴入環氧樹脂由綠色變透明。變色結果僅針對普通灌注環氧樹脂。其他類型樹脂變色結果可能不同或無效。

同時,新的膠水配方對固化後的複合材料機械性能幾乎沒有影響⑥

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點擊觀看3M第二代風電專用噴膠實際操作視頻

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近年來很多風機制造商都因為嚴重的葉片問題而花費了高額成本用於維修和替換。大量的風場事故也同時導致公眾對於風能建設的擔憂和負面影響,致使部分地區的風場建設放緩。對葉片製造商來說加強葉片生產質量控制是一個刻不容緩的任務。3M作為專業的膠粘劑生產商所開發的專用噴膠DLUA2.0,能有效助力客戶不對生產進行重大改動,同時提高葉片鋪層效率,實現葉片製造高質量、低缺陷的目標。

如果你有更多風電行業應用或需求

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