[发明专利]风电叶片制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电设备的叶片制作工艺。

背景技术

一般而言，风力发电机的叶片通称都是很长(兆瓦级的叶片长度一般在25米左右、5兆瓦的则超过60米)，面积庞大。如此大的庞然大物仅靠固定端悬挂在空间运转。如果降低叶片的自重，同时保证叶片在强风场中也具有足够的刚度、强度尤其是抗疲劳强度、以及稳定性，是叶片设计与制造面临的关键问题所在。

目前的大中型复合材料风力机叶片基本上都是采取多步成型方法制备：先分别制作叶片的上、下外壳和龙骨梁(或腹板)，再采用树脂胶粘成一体。由于粘接处的强度大大低于壳体本身的强度，使得叶壳不能充分发挥其性能，类似开口薄壁梁远不及闭口薄壁梁的承载能力。此外，这种多步法还至少需要三副大型模具，分别用于上壳、下壳和龙骨梁(腹板)的制备。单腹板支撑的叶壳容易产生失稳破坏。倘若使用前缘梁和后缘梁或多块腹板则还须增添更多模具。因此，设备与厂房的投入大、生产周期长，增加了叶片制造的成本。

温度对叶片的固化品质影响重大。若在室温下固化，成型后的叶片一般都必须置于大型炉内进行中温后处理，需要额外的设备与厂房投入。倘若在中温下固化，虽然可以省去后处理工序与设备，但在模具内埋设导热管或导热棒不仅工艺复杂、模腔的整体刚度受到影响，而且对金属模加热、保温往往能耗巨大。模具越多，该问题越突出。

传统玻璃钢叶板制作技术采用预浸料或接触低压，又称“手糊”，成型方法，逐层铺放增强材料，并用树脂浸透，最后抽真空后固化或者直接敞开的车间完成。这种方法完全由手工完成，劳动生产率低，劳动强度大，现场卫生条件差，产品质量控制难，产品力学性能低等缺点。

中国专利申请《大型风力机叶片真空辅助灌注方法》，公开号CN1721161A，公开了一种叶片真空制作方法，克服了传统预浸料和手糊成型方法的缺点，但只是提供了一种用真空灌注的方法制作叶片上的蒙皮及加强层，而没有系统的提出兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片整体的制作技术方案，如具体真空导入技术制作，叶片联结方案等，使整个叶片的劳动生产效率、劳动强度没有得到进一步改善，产品性能没有明显提高。

现有的合模工艺是先在叶片下壳体上粘接好主支架，待粘接胶固化完成后再合模，即再将主支架与上壳体粘结，等待粘结胶固化。现有工艺在下壳体上粘接好主支架后要将主支架用绑带与下壳体绑紧，这会造成上下壳体与主支架间的间隙不均匀。现有二次合模工艺工具、原辅材料使用量很大，减少工具的使用寿命，浪费原料，尤其是粘结胶，因为当下壳体与主支架之间粘结固化时，可能多余的胶固化后就没有用了，增加了生产成本。另外，现有工艺主支架粘接在下壳体上后需固化8小时左右，然后将主支架与上壳体进行粘结时，又需要固化8小时左右，造成工时的浪费，增加叶片的生产周期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风电叶片制作工艺，其能以简单的结构有效的简化风电叶片制作工艺，并且可以节省相当一部分工时，节约成本，提高生产效率。

对于本发明所述的风电叶片制作工艺而言，上述技术问题是这样加以解决的：风电叶片制作工艺中，一般包括材料及工艺准备，具有制作叶片壳体的模具，以及制作主支架、叶片根部平台的模具，用高强环氧胶将用上述模具制成的叶片上下壳体、主支架、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按风电叶片的结构要求粘结到一起，并用玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面处理，具体包括以下步骤：增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测算、夹芯材料切割、真空导入所需要材料的准备，利用模具制作叶片上下壳体，利用模具制作叶片根部平台，利用模具制作主支架，其中将组装好的主支架用胶粘接在叶片一壳体的同时用夹具固定主支架，用叶片另一壳体压下来以固定主支架，用胶粘结另一壳体与主支架，待粘结胶固化后合模(合模：指将模铸好的叶片上下壳体与组装好的主支架通过粘结胶粘接起来的过程)完成，然后进行脱模，清理叶片表面辅助材料，进行叶片表面打磨处理、叶片根部打孔处理，以及叶片胶结面用基体材料和增强材料补强处理、根部平台安装，油漆处理，叶片配重处理，根部螺栓安装等。

作为上述方法的一种优选方案是用夹具固定主支架，使其垂直于壳体。

作为上述方法的另一种优选方案是按预先设定好的主支架与上下壳体之间的间隙，用叶片另一壳体压下来以固定主支架。

作为上述方法的另一种优选方案是用叶片另一壳体压下来以固定主支架时，主支架与一壳体之间多余的胶会溢出，用该溢出的胶粘结主支架与另一壳体之间的间隙。

作为上述方法的另一种优选方案是用固定在一壳体上的与主支架配合的至少两个相对应的定位块作为夹具，对主支架进行固定。