当前位置: 首页 > 工程管理前沿 > 2020年01期 > 风力发电机舱罩制造技术应用分析

工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:405
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-04-01 05:55:06
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

风力发电机舱罩制造技术应用分析

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 刘淑敏,王宪华,吕玉
资料简介

摘要:中国的经济快速发展的同时,我国的能源问题也更加严重,为了能对能源压力进行缓解,人们提高了研究和开发新型能源,新型清洁能源就包括风能,其应用价值非常高。风力发电电气控制技术在逐渐完善,同时慢慢被广泛应用,本文从风电制造的目的出发,阐述了机舱罩的制造技术以及生产要点,提出了风电发电领域应用存在的问题及解决措施,对今后研发和实现机舱罩的规模化有一定的指导意义。

风力发电机舱罩制造技术应用分析

刘淑敏 王宪华 吕玉清 刘从兴 曲凡旭

山东格瑞德集团有限公司 山东德州 253000

摘要:中国的经济快速发展的同时,我国的能源问题也更加严重,为了能对能源压力进行缓解,人们提高了研究和开发新型能源,新型清洁能源就包括风能,其应用价值非常高。风力发电电气控制技术在逐渐完善,同时慢慢被广泛应用,本文从风电制造的目的出发,阐述了机舱罩的制造技术以及生产要点,提出了风电发电领域应用存在的问题及解决措施,对今后研发和实现机舱罩的规模化有一定的指导意义。

关键词:风力发电;机舱罩;新能源 

引言

石油、煤炭、天然气等燃料的储存量日益萎缩,风能、水能、太阳能等新能源由于其具有清洁、环保、可再生的特点使得其利用与发展在全球静静的发展大局中不断升温,这些新能源的资源状况和技术发展水平已成为国家发展利用的重点。其中,风电技术已经成熟,开发成本低,未来也将是新能源发展的领头羊。

1 概述

机舱罩即风力发电机外壳,是风力发电机组的防护结构,也是风力发电机组的重要部件。机舱罩能使风力发电机组能在恶劣的气象环境中正常工作,保护内部设备和人员不受风、雨、雪、雾、紫外辐射等外部环境因素的侵害。在这种环境条件下,要保证风电机组正常工作20年,就要求机舱具有高质量、高可靠性。由于制作机舱罩的传统金属或非金属材料容易腐蚀、加工困难、成本较高等问题,在一定程度上限制了风电行业的发展。近年来,由于复合材料行业发展迅速,在风电行业中已经可以逐步取代传统的无机材料。

2 原材料玻璃钢的特点

风电机舱罩是风力发电机组的保护壳罩,属于较大型的玻璃钢制品,在模具和产品的生产过程中对原材料的选择尤为重要。机舱罩一般都采用玻璃钢进行制作。玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。

2.1 玻璃钢复合材料的优点

(1)轻质高强。相对密度在15-20g/cm3之间,只有碳钢的1/5-1/4,可是拉伸强度却与碳钢非常接近,甚至超过碳钢,而强度却可以和高级合金钢相比。

(2)耐腐蚀性能好。玻璃钢是良好的耐腐蚀材料,对大气、水、和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。

(3)可设计性好。可以根据需要,灵活的设计出各种结构产品,也可以充分选择材料来满足产品的性能。

(4)工艺性能优良。可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活的选择成型工艺。工艺简单,可以一次成型,经济效果突出,尤其对形状复杂,不易成型的数量少的产品,更能突出它的工艺优越性。

(5)可采用夹层结构优化刚度。夹层结构一般是由三层材料制成的复合材料,采用夹层结构方式是为了提高材料的有效利用率和减轻结构重量,增加机体刚度。根据所用的芯材种类和形式的不同,分为泡沫塑料夹层结构,蜂窝夹层结构,塑料蜂窝夹层结构。

2.2 玻璃钢存在的问题

(1)质量缺陷。一方面是胶衣流挂、起皱、砂眼、针孔、纤维外露、开裂、起泡等表面缺陷;分析其可能的原因是胶衣过量,喷涂的太厚或是喷涂压力、喷嘴大小、角度不合适,也可能是胶衣粘度太低,凝胶时间过慢等。另一方面是刚度不足:如何能有效地控制大型制品的变形量并加以量化,是提高产品质量的一个难点。

(2)结构缺陷。主要有制品变形较大、制品硬度低、气泡多、流胶、分层等。

(3)技术装备水平低:现在机舱罩的生产多为手工糊制。技术装备水平低,机械化出产程度落后,生产效率低。

(4)机舱罩的回收方法不尽人意:玻璃钢产品虽然有很多优点,回收后只能采用焚烧或者粉碎,没有回收利用的良好方法。达到使用寿命后,回收对环境造成危害,制约着玻璃钢产品的发展。

3 主要制作技术

聚酯玻璃钢的比强度高于型钢、硬铝和杉木,但比模量较低。经过合理的结构设计,可以弥补其弹性模量的不足,而且充分发挥其比强度以及其他优良的性能。故综合考虑到机舱罩的性能要求选择玻璃钢作为合适的材料,制造机舱罩的玻璃钢是由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维增强材料构成的。不饱和聚酯树脂具有粘度低,易净透增强材料,外观色泽浅,可调节粘度和凝胶,固化时间,固化后的树脂综合性能良好,具有很好的韧性、耐酸性、耐腐蚀性、耐老化性。并且价格相对便宜,品种多。机舱罩主体部分设置pvc泡沫夹层,以增强强度,内层设置消音海绵,以降低主机噪声。

3.1原材料的选择:合理选择原材料是满足产品设计要求,保证产品质量,降低成本的重要前提。因此,必须满足产品设计的性能要求、手糊成型工艺要求并且要价格便宜,容易购买。(1)增强材料:风电机组用机舱罩的增强材料常用的有C-玻璃纤维、E-玻璃纤维等类型。C-玻璃纤维:碱金属氧化物的含量在11.5%-12.5%之间,密度在2.49g/cm3,单丝拉伸强度为1767MPa,耐酸性较好,电气性能查,机械强度较低,价格便宜。E-玻璃纤维:碱金属氧化物的含量在0.8%以下,密度在2.54g/cm3,单丝拉伸强度为2137MPa,强度高,耐热性、抗侵蚀性好,电气性能与耐老化性能优良,耐水性好,但容易被无机酸腐蚀,不适用于酸性环境。(2)增强树脂:机舱罩使用的树脂通常有不饱和聚酯树脂和环氧树脂两种,选用不饱和聚酯树脂即可满足设计要求,且经济性好,但树脂需添加相应的添加剂,使其具有较好的阻燃性、耐腐蚀性。除层压树脂外,还需要胶衣树脂,胶衣树脂应能保护压板抵御外部损伤和影响。

3.2 制造工艺

机舱造成型工艺的选择应满足材料性能、产品质量、制造成本、生产效率等要求,并且根据产品的结构形状、尺寸大小来选择合适的工艺,工艺选取直接决定了机舱罩成品质量的优劣。工艺选择可根据机舱罩外形尺寸、结构形状、模具形式、模具成本、制品表面质量、制品要求厚度精度等方面综合考虑。依据实际情况选择最优的成型工艺。

目前制作机舱罩的主要以真空导入工艺为主。真空导入工艺是近20年来发展的低成本制造工艺,尤适合于大型产品的制造。真空导入工艺优点:(1)产品力学性能优良,成品率高。(2)产品质量稳定,重复性好。(3)抗疲劳性能提高。(4)闭模工艺,较环保。(5)产品的整体性好,精度高,可做大型制品。(6)较手糊工艺节省原材料。(7)根据机舱罩生产工艺需求,采用胶衣喷涂机,树脂滚涂机,保证原材料准确配比和涂层均匀。

机舱罩的制造工艺流程如下:

制作胎模→制作玻璃模具→涂脱模剂→制作胶衣层→内表层制作→结构层制作→外表层制作→加强筋制作→固化→脱模→切边后加工→总装→内装饰→检验→入库。

4、结语     在机舱罩的制造过程中,原材料的选用、合适的成型工艺、高品质的模具和完善的质量控制、分析等均对机舱罩产品的质量产生重要的影响。随着风电技术的发展,希望机舱罩的制造技术不断优化,生产出可在极端复杂环境条件下使用的高性能机舱罩。

参考文献 

[1]邓树斌,江一杭. 兆瓦级风电机组机舱罩稳定性分析[J]. 天津科技,2015,42(7):40-41. 

[2]王凯,史航,程林志,刘二恩. 风力发电机组机舱罩制造简述[J]. 价值工程,2013,32(1):28-29. 

[3]何玉林,冯博,杜静. 风力发电机组复合材料机舱罩的有限元分析[J]. 材料科学与工程学报,2011,(2):258-262.

[4]麻磊,王广庆,李曼,王林. 兆瓦级风力发电机组机舱罩设计与计算方法[J]. 机械工程师,2012,(5):95-97.