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CWPC2018新材料、新技术专场:道生天合材料科技(上海)有限公司副总经理、技术总监陈翠萍——《碳纤维和先进材料如何助力叶片提效和降本》

2018-03-30 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:1009

第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。

   第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。
 
  道生天合材料科技(上海)有限公司副总经理、技术总监陈翠萍在新材料、新技术专场做了题为《碳纤维和先进材料如何助力叶片提效和降本》的演讲。以下为演讲内容实录:

 

道生天合材料科技(上海)有限公司副总经理、技术总监陈翠萍
 
  一、提效
 
  我们从提效开始,2018年大家都很忙,因为生意太好。为什么叶片的提效很难?十年前,有一位总监告诉我,说叶片生产像做工艺品,因为涉及很多的人工,同时叶片涉及很多化学反应和物理反应,所以叶片的生产提效不像汽车行业的提效一样简单能完成。
 
  今天我们主要和材料结构胶相关的三个方面做提效介绍:一是缩短生产周期;二是使用快速的灌注和结构胶;三是减少维修占模的时间。
 
  (一)缩短叶片生产周期。涉及和结构胶的时间大概有8个工序,但简短缩短每个工序会有很大的风险。如果很多企业不想升温,直接灌注,可能会导致外表面眼尾的发白等等。所以,在提效的过程中要做到以下三点的支撑:一是有实验室工艺模拟数据和性能数据以及理论机理,三方面的同时支撑;二是对应工艺调整有实际的结果;三是对每个工艺有风险把控评估。道生天合在这三方面进行了调整和升级,和道生天合合作过的伙伴都有体会。
 
  今天主要列举等放热峰和保温。如果这两道工序很重要,很多工艺性能和这两道工序直接相关,如果不重视材料的情况下,我建议在两道工序工艺时间进行重新的分配,要很聪明的做。比如说水模具可以50度2小时、55度1.5小时、65度1小时等凝胶这三种工艺里,65度等1小时的会出现的银纹。对电墨菊灌注结束后保持关注温度不变,35度3小时、40度2.5小时、45度2小时,盖被子和掀被子区域和时间控制。
 
  为什么说等放热凝胶结束之后,在环氧树脂的3T橡胶钛和结构钛才释放热力,所以在释放凝胶之后快速进入。实际上,所有的生产工序还会涉及其他的辅料,比如说PVC变色,不同的叶型,不同的型材和不同的结构都一样,但机理都是相通的。所以提效要涉及每道工序,我们只做两道工序。
 
  刚才讲到了在工艺上的调整。另外当然是使用更快速的固化和更快速的灌注系统达到比较快的工艺。实际上道生天合在开发的时候,我们并没有只是在现在的基础上的性能做一些微小的调整。相反我们在结构设计的时候,实际上有的放矢的做最终性能的设计,特别是面对现有叶片当中的痛点进行工艺设计。现在两款系统一宽是碳纤维的190、195,另一个是390/395。
 
  实际上我们开发不是生搬硬套的看竞合产品,我们整个团队在行业里十几年,建立了强大的四大理论平台,在灌注以及结构化的合成的过程中,涉及到反应动力学,反应动力学涉及到动力学方程、固化方程、固化转化、固化内应力;在流体流变学涉及到流变学方程、粘温变化、粘时变化、和粘剪变化等等,后面的就不详细介绍了。
 
  我们以超长结构胶的延伸率。实际上超长结构胶的延伸率主要是混胶不均匀、抗开裂性能太低,固化速度太慢,可耐温度太低。对比详细的实验室数据,我也进行了罗列。主要针对的是低密度,二是快速固化,三是快速的延伸率,这都可以对叶片厂的行业提效降本带来更多的关注。
 
  疲劳始终是大家对结构胶非常关注的,我们对比了1系列和5系列的对比报告,保留强度是不会太低,我们认为进口的这家做得太早了,可能数据不一定很准,但我们的结构性能不一定比太低。
 
  很多叶片厂头疼的是做各种NCR和叶片生产缺陷的维修方案。实际上道生在壳体的生产过程中涉及到的质量问题做了非常详细的从现象描述到工艺模拟到材料性能测试,到机理分析、实验室模拟的再次认证,最后再到生产现场做工艺的调整。因为基础理论的支撑,所以解决任何问题的时候,实际上我们可以做到解决了不复发,复发了之后,我们做对应的更改之后就可以马上解决。
 
  二、降本
 
  所有的提效都是为了经济效益,所以降本还是我们要谈的根本。除了刚才讲的那么多,我们要讲的是道生天合如何和大家进行多角度的降本方案。主要涉及四个方面:
 
  一是减少材料损耗率,提高使用率。大家看到的都是叶片生产的含胶量,如何提高使用率呢?我们主要是通过三方面:一是导流网进的规划和尺寸优化;二是通过导流系统优化和灌注条件优化提高树脂利用率;三是高触变低密度结构胶使用自动涂胶设备和刮板设计。
 
  二是与知名叶片设计商合作,通过更高灌注树脂层合板性能和结构胶性能的代入来做到铺层减重。我们的叶片厂商已经开展了一些工作,做更高速度的性能和结构胶的性能做铺层的减重。现在很多的叶片设计都不是以实际性能设计,这十几年大家材料发展了,技术也发展了,我们已经和欧洲知名的合作商签了保密协议开展这方面的工作,当然是希望可以更快的为大家提供解决方案。
 
  三是通过稳定工艺调整和控制,减少部件和叶片维修的报废。刚才讲的是建模,现在讲的是报废。0.1的报废率一年的成本是多少?我们从成本和工艺都进行了调整。当年我们通过和玻纤厂的合作,我们要在机理上如何实现,通过工艺改善就可以完全达到。我记得2015年我离开外企的时候,第一个项目就是银纹的发白,这两年国内叶片厂没有大面积的出现银纹,因为我们从机理到每个叶片的特点,包括盖被子的时间节奏都做了详细的规定。
 
  四是进口质量和性能,国产的运营成本,直接在保证使用寿命的同时降低材料成本。讲了那么多工艺讲讲,讲讲道生天合。我们的标准有ISO9001和汽车行业的IATF16949,我们也得到了世界风能协会的认可,并且在生产和研发上采用了质量的6∑管理,拥有绿带和黑带。
 
  三、碳纤维灌注系统
 
  讲完降本,讲讲海上风电。我和风电主要讲拉挤和灌注,八年前我在外一个公司和明阳就研发了潜伏系统和非潜伏性系统做了大量的了解。最终我们选择了非潜伏性系统,因为碳纤维灌注最大的问题是两个:一是它比玻纤更重;二是成本更高。
 
  碳纤维的潜伏性时间长,放热性能很低,我们是第一个混合黏度达到200以下,我们做了详细的对比数据。前面有位专家讲了浇铸体要提高,当年我们是对标了聚氨酯,所以浇铸性能也提高了。从潜伏性和非潜伏性系统来说,潜伏性系统最大优势是室温30度以下不会凝胶30,也就是说在以后正常生产过程中,加热设备一旦出现问题,最终只能是漏气报废,一个碳纤维成本是30万-50万,不能承担,这也是有专家讲拉挤比较好。我们认为拉挤确定比较好,但还是要考虑成本。
 
  我们做了碳纤维环氧灌注系统的性能平行对比,190/195是45分钟,潜伏性系统是60分钟渗透完。
 
  对比第三方的实验报告,我们在灌注系统在T90和ASTM780上都做了对比,除了更有性价比的碳纤布的要求,我们也用了其他的第三方测试,现在在俄马(音)在做测试,以及国内做抗疲劳的测试。除了刚才讲的那么多优点,我们的商业历史是在汽车行业碳纤维灌注已经是商业化稳定使用,并且我们有分别来自TVI和国内叶片做了80大梁的技术专家做现场支撑,也是配合上午刘秘书长讲的要做全程的支持,道生天合一定会做支持。
 
  四、碳纤维/玻璃纤维拉挤系统TECHSTORM
 
  道生的拉挤有快速的成型,道生有快速拉挤时间,超长的操作时间,优异的表哥功能。我们在2015年开始成功应用劳动复合芯棒抽油杆产品,至今已经有超过10家复合材料客户稳定使用,拥有覆盖全拉挤生产工业链的技术支撑能力,完成第三方GL实验室拉挤板材测试以及和灌注系统的结合性测试。
 
  讲了那么多,道生天合带着所有团队和十几年和外资开发经验和叶片厂一起做提效降本,同时希望在叶片使用上和各位同仁一起做到更好的应用和更聪明的应用。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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