不同配比的粘接剂工艺性能对比研究

陶生金　任拓

摘要：随着大兆瓦叶片制作的日趋效率化和大兆瓦级叶片在风场环境的多元化，对叶片的生产效率、质量要求也越来越高。在叶片制造行业中，对叶片合模粘接的质量及叶片在风场运行前后缘是否容易疲劳开裂，很大程度取决于叶片粘接剂的的工艺、力学性能。本文对大型风机叶片的粘接剂不同配比下的工艺、力学性能进行了探讨，通过实验和产品运用描述了其不同配比的TG值、力学疲劳性能及工艺性能的对比研究。本文对玻璃钢叶片的粘接剂的应用具有一定的指导意义。

关键词：风机叶片；粘接剂；疲劳强度；TG值；工艺性能

1引言

近年来，风力发电在世界的能源总量中所占的比例逐渐提高，风电已经成为世界上发展最快、最具有发展前景的能源开发方式[1]。风能是一种可再生能源，不存在常规能源带来的环境污染问题，已经被世界各国普遍关注和优先发展[2]。我国风能丰富，开发潜力巨大，然而在风机叶片运行过程中，合模区域粘接剂的开裂一直是困扰本行业长期发展的一大隐患[3]。风机叶片在合模工序中粘接剂的正确运用和涂抹，以及后续加热温度的控制，对风机叶片后续挂机运行有及其深远的影响[4]。

风机叶片的工作原理是将风的动能转变为机械能，当风机叶片前后缘粘接区域出现故障，会产生很大危险。不仅使得叶片原有的翼型改变，影响风电机组的载荷和出力面对机组产生非常大的危害，同时使得发电机效率大打折扣，如果开裂区域延伸甚至可能会导致叶片断裂，严重威胁到机组和现场人员的安全[5]。因此，研究叶片粘接剂的正确配比及力学疲劳性能具有重大的意义。

2风机叶片不同配比粘接剂的工艺、性能实验

2.1不同配比粘接剂的TG值测试

使用不同配比的固化剂与主剂进行调和，按工艺要求加热75℃ 6小时固化后，进行TG值测试。

从以上工艺测试结果可知，在同等工艺条件下，粘接劑的固化剂含量越低其测试TG值的起点、中点、拐点都相对梯形下降，其玻璃化转变温度的偏低，会产生很大隐患。不仅使得叶片原有计算的力学强度不足，会严重限制风电机组的摆震，还使得受力面承压强度大幅降低，对机组产生非常大的隐患，同时使得发电机效率大打折扣，且更容易开裂的粘接区域还会威胁到机组和现场人员的安全。

2.2不同配比粘接剂的拉伸剪切强度测试

力学性能中的拉剪切强度测试，采用是国内采用的最普遍的测试方法：

从以上工艺测试结果可知，在同等测试条件下，粘接剂的固化剂含量越低其力学测试的拉伸剪切强度，无论疲劳前还是疲劳后都是相对梯形下降的。剪切强度的易于疲劳，会导致叶片运行的应力幅（MPa）急剧减小，

风机叶片的可循环次数也大幅降低，低疲劳运行极易引发粘接区域的疲劳磨损、疲劳开裂，低疲劳的叶片粘接结构会严重影响对机组运行的稳定性，并威胁到机组和现场人员的安全。

3 结论

3.1粘接剂的不同程度配比对叶片粘接性能存在不同程度的影响。正确配比的粘接剂的具有良好的耐磨性、耐候性和耐疲劳性能，力学结构不易改变，有利于风机叶片的长期稳定运行。

3.2 在正常配比以外，在同等工艺条件下，粘接剂的固化剂含量越低其TG值的起点、中点、拐点都相对梯形下降，其玻璃化转变温度偏低。

3.3 在正常配比以外，在同等工艺条件下，粘接剂的固化剂含量越低其力学测试的拉伸剪切强度，无论疲劳前还是疲劳后都是相对梯形下降的。

参考文献

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[4]曾海勇. 应力疲劳化及损伤对风机叶片模态参数影响研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

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[9]闫磊. 基于UG的风机叶片设计与分析[D].华北电力大学，2013.

[10] 于剑昆. 加快风机叶片粘接的新产品.《化学推进剂与高分子材料》， 2013（6）：92-92

作者简介：

陶生金（1982-），男，江苏连云港人，本科，工程师。研究方向：主要从事风力发电机组叶片设计研发工作

任拓（1987-），男，江苏连云港人，本科，助理工程师。研究方向：主要从事风力发电机组叶片设计研发工作