風電葉片模具溫度控制機,智能化分段控溫,數據記錄更方便

隨著全世界石油資源的日益匱乏,風能作為一種清潔的可再生能源而逐漸獲人們重視,開發和利用風能資源形成一種趨勢,其不僅為尋找新的替代能源,運用風能資源更有利於環境保護。



近年來,風力發電亦成為國家重點發展的綠能產業,其發展趨勢趨向於大型化兆瓦級風電機組的設置,其目的系在考慮整體發電的瓦數及效率,擷取更多的風能來提高風能轉換效率,其發電效率亦隨之提高,符合風場利用之經濟效益。其中,風電葉片是風力發電系統中最基礎和最關鍵的部件,其良好的設計、可靠的質量和優越的性能是保證風電機組正常穩定運行的決定要素。


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隨著風電機組單機容量大型化,其配套葉片長度設計亦隨之增加,單機容量在1.5兆瓦的主流風電機組葉片產品長度在40.3-42米以上,更大單機容量5兆瓦的葉片其長度更在61.5米以上。葉片結合氣動與結構設計,依其氣動特性與結構需求,在結構強度與重量等配套條件限制下,葉片設計為一呈中空殼體,搭配主複合層與主支架建構而成,葉殼體於縱向設置不同厚度的增強材料鋪層結構,以具有輕質、耐腐蝕和高拉伸彈性模量特性之纖維增強樹脂(FRP)製作。由葉片模具鋪設玻璃纖維布層,真空導注環氧樹脂進入玻纖布層浸潤,後經由葉片模具升溫活化樹脂分子進行反應,完成預固化製程而形成“半葉”葉片殼體結構。

葉殼體結構主要材質“玻璃纖維布”與“環氧樹脂”,需要在一定溫度狀態下促使材料活化產生反應,如採行常溫固化,其所需的固化時間長,所得到的膠接強度低,不符合實際生產與品質的需求。需要通過加溫的手段,使基材(環氧樹脂)反應後與增強材料(玻璃纖維布)膠接良好,並呈穩定凝膠及固化,達到預固化目的。

在葉片殼體之預固化製程的加溫需求過程中,有2種加熱形式:一種是設置於葉片模具背側電熱絲或加熱布,另一種是埋設銅管搭配導熱填料的模具水加熱系統,也就是常說的模溫機。



電加熱系統由電流導入電熱絲、加熱布內進而產生熱量,並進一步穿過模具之結構層傳導熱量以提供葉片殼體樹脂預固化所需溫度。模具水加熱系統則是由外部連接的模溫機,將流體傳熱介質加熱或冷卻,進行溫度控制。通入銅管管路中對模具傳導熱量或冷卻。

由於電加熱系統之電熱絲故障頻繁、檢修不易,常發生斷點,導致模具局部區域無法被加熱而導致葉殼體局部固化不完全的品質問題,另外電加熱系統僅具加熱功能而無法進行冷卻,在升溫固化後需仰賴環境之空氣冷卻,造成葉殼體在預固化後降溫等待時間長而影響生產效率。

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水模具水加熱系統兼具加熱與冷卻功能,雖造價偏高與因銅管管路建構,而造成重量增加致使模具結構要求隨之提高,但考慮到加熱、冷卻的功能對生產製程控制的幫助,使其漸為葉片模具製造採用的加熱模式。

為確保後固化過程中葉片型腔溫度變化的均勻性,研發一套穩定性和抗隨機干擾性強、界面友好的風電葉片型腔後固化恆溫控制水循環溫度控制機具有十分重要的意義。歐能機械在水循環溫度控制機的設計上,增加檢測設備對固化工藝過程中溫度變化進行實時、準確、有效的監控的功能。


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由於目前產品生後固化過程中的溫度控制主要依賴人工記錄固化各時點的溫度,而且在實際操作過程中,由於工人存在責任心差異和操作誤差,如隨意填寫記錄,或不按照要求實時記錄溫度或漏寫溫度等,導致不可控情況經常發生,若生產過程中溫度檢測不夠準確,則可能導致與實際固化工藝要求溫度不相符,從而給產品質量帶來很大隱患甚至使產品報廢。


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