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風電葉片灌注發白整體解決方案——蘭軍炎/總經理
2017-04-24
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各位專家、各位代表,大家上午好!我今天報告的內容是風電葉片灌注發白的總體解決方案。我的報告將分成下面五個
各位專家、各位代表,大家上午好!我今天報告的內容是風電葉片灌注發白的總體解決方案。我的報告將分成下面五個部分,首先是簡單的介紹這個定義和分類,第二就是說葉片發白對于樹脂性能到底有多大的影響,第三就是分析葉片發白的一些因素,第四是整體解決方案,第五就是博匯的資訊團隊對葉片廠的團隊可提供的服務。
先來看看對于葉片灌注發白的定義和分類。簡單說就是在葉片生產制造過程中間,制品出現表面的白斑、氣泡聚集、包容,纖維浸潤不良造成樹脂含量低的現象,這是我們葉片廠最常遭遇的質量缺陷之一。
通過下面的一些圖片可以展示我們現場的一些發白的缺陷。我們從這個中間部分非常容易的看到發白的現象,一般來說我們把葉片發白分成三種不同程度的類型,第一類是輕微發白,第二類是較重的發白,第三類是比較嚴重的發白。輕微的發白是指面積比較小、層數較淺,可以通過修復,不影響葉片的使用。第二類我們說發白面積相對比較大,層數比較深,一般蒙皮比較多見,這種發白我們說一般通過維修可以使用,但是這種增多的發白會影響葉片的使用壽命,一般很多葉片廠會降等、降級使用。第三類發白主要非常嚴重的發白就是關鍵部位,比如說主梁、葉根這些部位,這種就是說層數比較多,這種發白是嚴重的影響到葉片的使用,在這種情況下一般我們的處理方式就是報廢,給葉片廠帶來直接的經濟損失。
我們看看葉片發白到底對我們葉片的性能有多大的影響?我們在實驗室模擬發白的現象,進行FRP板的測試,模擬了兩種情況,一種是輕微的,一種是嚴重的。我們通過不同的纖維板來測0度和90度的機械性能,可以看到發白即使是輕微的,雙軸部對我們的影響也是達到40%-50%的這么一個程度,也就是說對于葉片發白我們看到的這種現象,對機械性能是造成非常致命的影響。這個表是顯示的單軸部做的FRP板,對于材料性能的影響,也是達到30%-40%。0度方向相對少一些,90度方向相對多一些,因為90度方向更多考驗是樹脂跟纖維的結合,而0度方向主要是纖維的貢獻。這是我們三軸部的測試結果,總的來說這種現象不管是什么部,發白這種現象即使是輕微發白,對性能影響也是非常大的。
引起發白的因素有哪些?總結分析各種因素,主要是兩個方面的因素:一是灌注工藝設置方面的因素導致這個現象;二是材料方面的因素。這個材料主要是我們平常說樹脂、Balsa core,還有玻纖,我們廣東博匯作為樹脂生產商研究的重點就是說樹脂對于發白,在這個過程中起到多大的作用。
關于工藝方面的影響,我們常見的當然我們說有很多,比如漏氣,各種管道的連接等等,但是我們說常見的大家比較忽視的地方,第一個方面就是導流網的邊距和層壓板邊緣距離太遠,太遠就影響脫氣效率,這也是導致邊緣發白的一個因素。這是我們拍的一個實例,在生產過程中我們就要注意這個距離的控制。
工藝方面第二個因素見的比較多的就是梁帽,主梁和殼體結合面這里太緊,梁帽對于蒙皮的壓力太大,導致另外一面,就是說蒙皮的對面產生發白,這是我們總結的第二個工藝因素。
第三個工藝因素就是模具的銳角或芯材的空隙如果太大,太大的一方樹脂流速肯定就快,它在整個灌注過程中間就會和慢的地方形成一個包袱,包袱的地方就會引起滲透不良、缺陷、發白。
關于材料方面主要是樹脂,平常大家可能比較忽視的一個地方就是不同的樹脂對于發白,對于脫氣到底有多大的影響,這是以前大家比較忽略的一個方面。當然說Balsa木含水率包括玻璃纖維的含水率都會影響這個發白的產生。比如說Balsa木一般不超過12%,最多不超過15%。假如說含水率超過20%-25%的話,就會直接導致灌注葉片的發白。
當然在操作過程中也有其他的一些操作工藝可能比較忽視的,比如說一個脫氣裝置,左邊是我們的原料筒,原料筒經過脫氣裝置來罐裝。但是脫完氣以后怎么罐裝?假如說從筒的上部直接去灌入的話,又會混入第二次空氣,所以這樣的話我們建議應該從筒的底部來進行灌入,就避免二次空氣的混入。
一般來說樹脂的脫氣,我們建議的溫度是60度,時間應該一般在20分鐘,甚至盡可能長一點的時間我們來進行脫氣。另外要注意的就是右邊的頭顯示,就是我們這個混合攪拌的話,這個攪拌的漿必須始終處于葉面的底部,這樣就可以避免進一步的混入空氣和氣體。
分析了前面這些原因,怎么樣解決這些問題?很多朋友可能第一想到的就是我們聽說有一種消泡劑,這個可不可以加到里面達到快速脫氣或者把氣體脫干的這種效果?所以我們這里做了一個測試,就是不同的消泡劑到底對脫氣有什么影響。
0.05%、0.1%跟0.15%分別表現消泡劑在里面的分量,最右邊的是不加的。我們看到從剛開始脫氣的過程中間加了消泡劑的脫的很快,表示有一些作用,最右邊的是不加消泡劑的,所以氣泡維持的時間比較長,氣泡的厚度比較高。但是如果我們通過兩三分鐘的過程,最后發現最后的結果是什么?就是加了消泡劑跟沒有消泡劑,它們最后的泡沫的厚度是一樣的。所以關于消泡劑的結論就是它能夠加快樹脂在生產運行過程中間混入氣體的脫氣,但是對最終的脫氣基本上沒有影響。也就是說我們簡單的認為加消泡劑是不是可以解決這個發白的問題,結論是加消泡劑不能解決這個問題。
博匯怎么樣去改善樹脂能夠達到改善白斑的作用?主要從下面四個方面進行了一些工作。這個工作整個耗時大概半年多的時間。首先我們說材料,我們有更高的選擇標準,有自己獨有的選擇指標。生產設備,我們對脫氣,攪拌、傳輸進行一些改造,工藝進行優化,最后的包裝也對這個有影響,進行優化提升,這是我們的工作。
博匯的整個樹脂生產流程、工藝,我們是采取一個封閉的形式,全自動控制的過程來實現的。所以從這種情況來說也可以避免人為的一些干擾,避免外面空氣的進一步混入。
看看我們的效果,我們認為在葉片發白的過程中,樹脂起到了至關重要的作用。我們現在有兩個實驗,一個實驗是我們在常溫下就是25度,對樹脂進行脫氣的一個比較。這里有一個對比樣,右邊是博匯的3321,左邊是一個對比樣,我們看看在25度下脫氣的話有沒有差別。我們看到差別還是很明顯的,就同樣都是灌注樹脂,但是脫氣泡的能力還是有差別的。這是我們在25度常溫下的一個測試,我們看看下面的一個實驗,就是說前面在25度下脫完以后,再把這個樣品放到40度的溫度下繼續脫氣,看看它有沒有差別。這個樣品很明顯的看到經過25度脫氣以后,氣泡明顯變少,但是這兩個樣品還是有差別的。通過前面幾個實驗得到的結論就是說灌注樹脂不同,脫氣的效果差異很多,有些關注樹脂即使在常溫下脫干凈了,在關注階段我們的模具是加熱的,我們樹脂灌注過程中是放熱的再灌注的過程中也會產生氣泡。
這也就是說為什么很多生產商說:我的透氣層面已經做得很好了,為什么后面還會產生氣泡,這就是原因。
我們看看前面是實驗室的結果,我們看看在葉片廠實際的做葉片的效果。左邊的是我們對比的,這個實驗我們是在同一個廠,同一個時間,同一個車間,同一個模具做的對比,同時做的,也就是說兩個模具同時用博匯的和別人家的。右邊是別人家的,右邊世博匯的,殼體、根部、主梁都做了對比,從效果來看明顯是下面的顏色應該正常一些。
這個實驗我們總共生產了150套不同的葉型,得到了葉片廠和整機廠的肯定,右邊是葉片廠各個部門研發、工藝、質量、生產還有主管領導的批示,也就是說不管是從我們實驗室的結果還是現在驗證的結果,都證明博匯這一套整體方案是行之有效的,并且這個項目也得到金風科技2016年創新項目的評比第二名。
廣東博匯作為一個樹脂供應商,為什么對這些有研究?我們是有一個很好的技術團隊,我列的這些成員是直接參加了這個項目的所有的工作,包括我們這個PPT都是跟這個團隊所有成員都討論過的。有CTP的CEO博士,他有45年的環氧樹脂及應用從業經驗,還有研發經理Palinsky博士,他有20多年的環氧樹脂及應用從業經驗。我們世界上有很多專家,有設計專家、材料專家,但是很少有生產制造方面的專家,就是工藝、現場控制,我要說的第三位就是我們這位專家,Mr.Fred Koch,他現在是咨詢顧問,曾服務于多家歐洲葉片公司,當過生產經理、總經理,有20多年的現場生產管理制造經驗。還有我們下面三位是我們博匯的工程師,直接參與整個的項目驗證。
博匯團隊可以為葉片公司提供什么?博匯是一個樹脂廠,但是不僅限于樹脂,我們可以借助歐洲的經驗,讓他們來和我們葉片廠一道進行葉片的工藝優化,降低原材料,提高葉片的整體質量,這是我們第一個可以做的。第二個我們海上碳纖維的灌注葉片,我們可以進行全套的工藝技術指導。我們知道CTP3325這個牌號是世界上第一個成功的應用在碳纖維灌注樹脂2010年開始,到現在已經生成了500多支5兆瓦的碳纖維葉片。右邊那個頭是德國的Euros用3325生產的83米的海上葉片,我們可以把歐洲的成熟的經驗、技術、團隊帶到中國和葉片廠一起提高我們的葉片質量。
最后我們這個項目得到了金風科技、上海電氣的大力支持與指導,在此表示感謝,謝謝大家!(根據速記發出,如有錯誤請諒解!)