主题发言

迪皮埃风电叶片(扬州)有限公司,全球首席工程师杨荣强:风电叶片设计和制造的发展趋势探讨

2021-03-26    东方风力发电网

  尊敬的各位领导、各位来宾,大家下午好。今天很高兴有机会能够代表迪皮埃在这里跟大家一起探讨风电叶片的设计和制造的发展趋势。


  我想在开始之前,我看到大家都已经很疲惫了,大家听了一天的报告,我有一个好消息要告诉大家,就是我的报告尽量会控制在十分钟之内,当然也有一个好消息或者是一个坏消息,在我的十分钟报告结束之后,今天的报告只剩下三个了。


  言归正传,我们都知道,现在的风电的整机容量在不断的刷新着记录,所以相应的风电叶片的长度也在不断的加长,叶片的设计和制造过程中如何能够保证质量的高可靠性的同时,不断的优化成本将是我们未来面临的挑战。今天我主要从四个方面,设计模块化、结构轻量化、检测可视化和工艺标准化来跟大家一起探讨未来的可能性。


  首先是在叶片的设计时考虑模块化和系列化,我相信大家对这个话题并不陌生,就像图中所示,根据客户的特定需求,我们使用同一个叶片的中部配合不同的叶片根部和不同的叶片的尖部的话,可以很容易的实现九种不同的叶片。当然我们也可以采用相同的根部和中部来配合不同的叶尖,这样来满足特定的客户的需求。


  我们市场上很多产品都采用了这种系列化的设计,所以它可以节约成本,也对尽快的占据市场的优势发挥了积极的作用。迪皮埃也有自己的系列化设计,大家从图中可以看到,最左边是50米到60米级别的家族式设计,中间是60米到70米的家族化设计,右边是100米到120米的家族化设计。


  其中要隆重给大家介绍的是迪皮埃设计团队设计地叶片在2014年获得了最佳风轮叶片奖。在结构轻量化方面,我相信拉挤成熟技术在叶片设计是很有帮助的,今天上午和下午有很多的业界同仁都给我们提供了很多拉挤相关的解决方案。这个其中的拉挤材料不仅包括玻璃纤维的拉挤材料,也包括碳纤维的拉挤材料的开发和应用。我们预测在未来光固化树脂可能会给我们的拉挤效率代表改善。


  大家可以看到右下角的图可以看出光化树脂在整个固化过程中是可以控制在35摄氏度以下的。同时我们在碳纤维的应用方面还自主研发了半自动的浸润工艺,并且已经在叶片中有了成功的应用,对于拉挤材料的运用过程中相关的切割打磨设备,铺层灌注工艺和缺陷的预防,我们都要做相应的关注。迪皮埃在拉挤材料的应用方面有超过十年的经验,在这个过程中积累了大量的经验,可以更好的为未来类似叶片的设计、制造提供有效地帮助。


  模型的数字化是将叶片工艺中的每一层,包括玻璃纤维的每一层芯材、灌注辅材以及合磨胶的要求,根据一定的工艺建立起来的数字模型,有了这样的模型,我们就可以在叶片的前期玻璃纤维裁减图、芯材的尺寸图,雷射投影系统以及工艺和工装的设计方面。模型数字化的应用对于叶片的设计和制造不但缩短了开发周期,同时还节约了成本。


  模具和工装的标准化致力于设计通用的或者是可以重复利用的模具或者是工装的部件,从而缩短模具和工装的设计周期,并且降低成本。例如模具和工装的标准化包括模具的控制系统、加热系统,模具的走道、定位工装、脱模工装等等。大家可以在这一个图片中看到相应的实际的应用,未来的模具自动化和参数化设计也是我们研究的方向之一。


  这一页想给大家分享的是模具设计的模块化,模具设计模块化的理念是将模具的加热反转和控制系统模块化,当有更长的或者是根端直径更大的叶片需求的时候,只需要将模具的根部或者是尖部进行简单的加长就可以快速的实现模具的拓展。


  雷射投影系统是通过数字的模型化转化成的雷射文件,通过在模具上方的设备,在模具中投影出当前步骤的铺层或者是轮廓,为操作和检验人员提供基准,从而使他们能够更加准确和快速的完成相应的工作。雷射系统对于未来精细化是不规则的叶片涂层设计有着明显的效率和质量的提升。


  在线灌注系统上午也有业内的同仁体积到,我们认为在线灌注系统是工业标准化的一个非常重要的部分,它将树脂和模具间连接成了一个密闭的系统,使树脂在整个的灌注过程中不和空气接触,这样的话就可以提高灌注质量,同时通过流量的自动控制,以及降低树脂消耗达到节省成本的目的。


  迪皮埃是在国内最先运用在线灌注系统,并且取得了稳定的工艺和良好的质量。我们可以看到有下角有两张图,在是用在线灌注之前,在叶片的特定部位总是会出现图中所示的类似于半干砂或者是气泡聚集的现象,但是在使用在线灌注系统之后,这个缺陷是得到了明显的改善。


  腹板粘贴定位工装的难点主要是因为腹板尺寸大、结构弱和定位难的这个特点决定的。所以我们认为在未来的制造过程中,腹板的定位工装会更加的自动化和标准化,从而提升叶片腹板粘接过程的稳定性。


  在无损检测系统当中,我们超声检测可以检测10毫米级别的缺陷识别,在一些特定的结构敏感区域,这个数值还可以变的更加精确。热城乡技术也可以给我们非常直观的缺陷印象,例如右下角图中所示的叶片局部有树脂漏出,运用热呈相就可以清晰准确的检测出来。


  总的来说,在未来,设计的模块化将缩短新叶型的上市和转换时间。结构轻量化需要与整机设计密切合作,最终可以达到整机成本的降低。工艺的标准化将提升叶片工艺的稳定性,进而提高叶片的质量,降低缺陷,而叶片的检测可视化可以避免叶片制造过程中的缺陷问题流入终端客户而引起不必要的巨额的维修费用。我们相信,未来的叶片会在技术的不断更新迭代之下变的价格更低、质量更好。


  谢谢大家。(内容来自现场速记,未经本人审核)