[发明专利]风电叶片模具智能化分段控温系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电叶片模具智能化分段控温系统，特别是关于一种应用于大型风电机组之关键零组件风机叶片之生产制造，以智能手段分区段控温、实时监控模具及叶壳温度并进行控制，辅以硬度测定，确保预固化制程温度稳定及获致优异叶壳品质之风电叶片模具智能化分段控温系统。

背景技术

随着全世界石油资源的日益匮乏，风能作为一种清洁的可再生能源而逐渐获人们重视；开发和利用风能资源形成一种趋势，其不仅为寻找新的替代能源，运用风能资源更有利于环境保护。近年来，风力发电亦成为国家重点发展的绿能产业，其发展趋势趋向于大型化兆瓦级风电机组的设置，其目的系在考虑整体发电的瓦数及效率，撷取更多的风能来提高风能转换效率，其发电效率亦随之提高，符合风场利用之经济效益；其中，风电叶片是风力发电系统中最基础和最关键的部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证风电机组正常稳定运行的决定要素。

前提，随着风电机组单机容量大型化，其配套之叶片长度设计亦随之增加，单机容量在1.5兆瓦的主流风电机组叶片产品长度在40.3～42米以上，更大单机容量5兆瓦的叶片其长度更在61.5米以上；叶片结合气动与结构设计，依其气动特性与结构之需求，在结构强度与重量等配套条件限制下，叶片设计为一呈中空之壳体，搭配主复合层31(Spar Cap or Girder)与主支架32(Shear Web)建构而成，叶壳体于纵向设置不同厚度的增强材料铺层结构，以具有轻质、耐腐蚀和高拉伸弹性模量特性之纤维增强树脂(FRP)制作，藉由于叶片模具〔请参阅图1所示〕铺设玻璃纤维布层，真空导注环氧树脂进入玻纤布层浸润，后经由叶片模具升温活化树脂分子进行反应，完成预固化制程而形成一“半叶”之叶片壳体结构。前述之叶壳体结构之主要材质“玻璃纤维布”与“环氧树脂”，需要在一定温度状态下促使材料活化产生反应，如采行常温固化，其所需的固化时间长，所得到的胶接强度低，不符合实际生产与品质的需求；是以透过加温的手段，使基材(环氧树脂)反应后与增强材料(玻璃纤维布)胶接良好，并呈稳定之凝胶及固化，达到预固化之目的。

承前言，习知技艺在叶片壳体之预固化制程的加温需求，由设置于叶片模具背侧之加热系统供给之；该加热系统，有铺设电热丝或加热布于模具之电加热系统，以及采埋设铜管搭配导热填料于模具之水加热系统；前述之电加热系统，藉由电流导入电热丝、加热布内进而产生热量，并进一步穿过模具之结构层传导热量以提供叶片壳体树脂预固化所需之温度；水加热系统则是藉由一外部之模具温控机，将流体状之传热介质行加热或冷却之温度控制，通入铜管管路中对模具传导热量或冷却；实务上，电加热系统之发热组件～电热丝故障频仍、检修不易，常发生断点导致模具局部区域无法被加热而导致叶壳体局部固化不完全的品质问题，另外电加热系统仅具加热功能而无法进行冷却，在升温固化后需仰赖环境之空气冷却，造成叶壳体在预固化后降温等待时间长而影响生产效率；水加热系统兼具加热与冷却之功效，虽造价偏高与因铜管管路建构，而造成重量增加致使模具结构要求随之提高，但考虑到加热、冷却的功能对生产制程控制的帮助，使其渐为叶片模具制造采用的加热模式；