风机叶片真空系统布置的优化与应用

康 楠

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300456)

风机叶片真空系统布置的优化与应用

康 楠

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300456)

通过对某型号风机叶片真空系统布置的现状进行分析，提出了系列优化方案，并结合外界环境条件对各方案进行验证，掌握了不同温况下较为合理的真空系统布置工艺，并给出在推广中进一步优化的建议，对于企业降本增效、提升市场竞争力具有较高的应用价值。

风机叶片 真空灌注 系统布置 温度

0 引 言

随着风力发电行业的发展，市场竞争日趋激烈，如何更合理地降本增效已日益成为风电行业各个厂家追求的目标。其中，科学减少产品灌注过程中耗用的环氧树脂并稳定产品质量，已成为行业共识。优化产品成型工序中的真空系统，以其“事半功倍”的特性，逐步得到了推广和应用。

1 真空灌注系统的概念及原理

真空灌注工艺是一种利用真空压力将产品制作成型的工艺技术。具体到风电叶片的应用，是将纤维增强材料和芯材直接铺覆到模具表面，然后使用真空袋进行包覆、密封，通过真空泵抽气至负压状态，最后树脂通过进胶口浸透构件，经过加热、固化后成型。

在实际应用中，通常会使用部分辅助材料，在真空袋与构件之间形成负压状态下的有效腔体，供树脂流动、渗透。这些辅助材料的铺放方式称之为真空系统的布置。本文以某型号叶片的真空系统布置为例，进行方案优化的讨论与研究。

2 试验过程

2.1 现状描述

图 1所示为现阶段使用的真空系统布置图。图中对于导流网、Ω管、螺旋管等辅助材料的布置进行了明确。

在现有工艺状态下，该型号叶片壳体灌注树脂耗用量均值为1,170±10,L，灌注过程约耗时2,h。

2.2 系统优化方案

根据现场观测，参照现有方案树脂流动情况，可从叶根导流网及前缘Ω管的布置两方面下手进行优化——即更改叶根双层导流网、前缘Ω管及其底座下导流网的截止位置，提出 4种改进方案：①叶根双层导流网改为 1层；叶根处导流网可在环境温度高于17,℃的情况下，由两层调整为一层。②叶根双层导流网改为 1层，前缘Ω管及其底座下导流网由现有的L1,m～L24,m 改为 L1,m～L19,m；③叶根双层导流网改为 1层，前缘Ω管由现有的 L1,m～L24,m改为L1,m～L10,m，其底座下导流网由现有的 L1,m～L24,m 改为 L1,m～L19,m。④叶根双层导流网改为1层，前缘Ω管及其底座下导流网由现有的 L1,m～L24,m 改为 L1,m～L10,m，同时为保证灌注效果，于前缘侧 L19,m 第一层真空袋处增加一个抽气口，视灌注情况进行开闭。

图1 在用真空系统布置简图Fig.1 Layout diagram of the vacuum system in use

表1 试验前后壳体灌注树脂用量对比表Tab.1 Correlation table of resin consumption during the experiment

2.3 工艺改进效果

根据上述方案，选择技术娴熟、人员稳定的 4支生产班组对连续生产的 9支叶片灌注工序进行了现场跟踪(操作环境平均温度为 20～22,℃)，树脂耗用量明显减少，详见表1。

从表1可看出，通过对该型号叶片壳体现有真空系统布置方案进行优化，壳体灌注树脂耗用量可减少20～30,L/支；从灌注时间上看，在室温高于 17,℃时，可将灌注时间控制在 2,h之内，可操作性较强；上述产品脱模后表观碧绿通透，无白斑、干纤维等质量问题，且经实验室测试，树脂含量满足设计要求。

综合考虑环境温度、树脂可操作时间、工艺实用性等因素，建议选择方案三作为该型号产品真空系统优化方案(17,℃以上环境下使用)，工况温度在 17,℃以下仍沿用原有布置方式。单支产品在工艺优化后可节约 1,500元，以年产 400套(一套产品含 3支叶片)计算，可为企业节省180万元的材料成本。

3 结论和建议

通过对某型号叶片真空系统的优化布置，已基本掌握风机叶片真空系统在不同温况环境下的布置方法，并可向其他类型的风电叶片产品推广使用。叶根处导流网可在环境温度高于 17,℃的情况下，由两层调整为一层；前缘处Ω管与导流网布置建议呈阶梯形式，导流网铺设长度 2倍于Ω管铺设长度；鉴于风机叶片后缘范围曲率变化较大，不建议更改该部位辅助材料的铺设；需要指出的是，导流网的克重、Ω管腔体的大小对灌注时间存在一定影响，应在真空系统布置时予以考虑。

Optimization and Application of the Layout of Turbine Blade’s Vacuum System

KANG Nan
(TianJin DongQi Wind Turbine Blade Engineering CO.，LTD.，Tianjin 300456，China)

Through analysis on the layout of a specific turbine blade’s vacuum system，the author proposed a series of optimization schemes，which were verified under different external environments. As a result，a reasonable vacuum system suitable to different temperatures was discovered. Meanwhile，further optimization suggestions were proposed for its real application，aiming to help enterprises to reduce cost，increase benefit and enhance their market competitiveness.

turbine blade；vacuum infusion；system layout；temperature

TK83

A

1006-8945(2014)06-0016-03

2014-05-09