CWPC2020：东方电气江一杭——《大型海上叶片的关键质量控制》

　　2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。

 

　　主旨发言中，东方电气（天津）风电叶片工程有限公司技术中心主任江一杭做了题为《大型海上叶片的关键质量控制》的演讲。以下为发言实录：

江一杭↑
 

　　各位来宾，各位领导，各位同行朋友，我来自东方电气天津风电叶片工程有限公司，今天交流的题目是《大型海上叶片的关键质量控制》，主要汇报内容包括以下四个部分：

 

　　首先，公司介绍。我们公司是2007年成立，到目前为止已经发展了13年，目前叶片总数达到6000套以上，全国180个以上的风电发电厂运行，基地布局的情况是以天津为中心，周围有10个基地，能覆盖全国各地的风场，年产能2300套以上。（PPT图示）这是公司产品序列以上，拥有30个以上产品序列，涵盖了不同类型，可以满足客户多样化的需求。

 

　　（PPT图示）这是去年推出的三款重量级的新产品，其中10兆瓦叶片和7兆瓦叶片是海上风电叶片，并用到了碳纤维的设计，10兆瓦是目前运行中风力等级最大的叶片，7兆瓦达到了91米，目前在批量化地生产，在年底会批量投放，成为国内运行时间最长的风力叶片。

 

　　在质量方面我们一直贯彻技术创新，质量立企，实验室取得了一系列的质量体系认证的证书，让客户绝对满意放心。

 

　　（PPT图示）这是售后服务，在售后服务方面以客户满意为宗旨，除了常规的巡检和维护工作，还提供增值的服务，包括叶片的加长，风场的雷击改造等等，这里有主要的检验手段，比如叶片的取样，在空中进行超声波谈伤，近距离检查等等。

 

　　（PPT图示）这些是企业的文化理念，质量方面一直是贯彻做最放心的风电叶片，为用户提供放心的服务。服务理念是24小时全天候的服务，不管是多大的问题，只要客户有所诉求，我们一定在24小时之内赶到现场进行处理。

 

　　第二部分，关于海上叶片关键控制部分。

 

　　我讲讲几个关键环节的控制，首先是碳纤维主梁的成型，它的质量控制非常关键。主要针对真空灌注工艺的情况，碳纤维使用的时候和玻纤相比，有三个难点：1、难铺层。2、难灌注，树脂的生成率只有玻纤的一半。3、难检验，玻纤是透明的，碳纤维不透明，所以检验上没有办法检查内部的情况，所以检验困难。

 

　　在质量控制方面，首先是原材料的性能控制，除了做常规的力学性能检测之外，首次使用碳纤维材料的时候一定要做碳纤维树脂体系兼容性的验证，因为我们研究发现，不同体系的树脂和碳纤维搭配在界面结合上可能有风险。第二在铺层过程中，碳纤维的铺层比较困难，尤其是模具变化比较大的区域，碳纤维的贴合性不太好，需要采用一系列的技术手段，施加一些张力使之平缓，并固定住。第三，碳纤维织物在使用过程中有常用的问题，比如坏纱等情况，遇到问题要及时处理，否则会有更多缺陷。

 

　　第二是真空灌注的过程。首先是温度控制，要控制几个温度：1、模具表面的温度。2、操作环境的温度。3、树脂出胶的温度。4、纤维织物表面的温度。这四个温度一旦建立起来之后，在整个灌注过程制造过程中不能轻易改变，一旦改变会引起碳纤维织物的变化，出现一些问题。

 

　　另外是真空的压力，一旦灌注系统建立之后，真空压力建立起来之后不能轻易改变。

 

　　第三，碳纤维主梁帽的检验，主要是检验外观，主要是目视。第二对产品进行称重，可以大致推算出产品含胶量的情况。第三是无损探伤，最后是随件样检验。比较碳纤维内部的褶皱情况，超声波在上面没有声速的变化，经过大量的研究，发现采用全波扫描的方式，可以把碳纤维内部的褶皱相对比较清晰地显示出来，这是比较好的质量控制检验手段。

 

　　关于叶片壳体成型。

 

　　首先是铺层定位，由于叶片尺寸地增加，铺层非常困难，要借助一些激光定位的装置。另外大叶片里用到了很多预制件，可能会出现开裂的情况。铺层的时候喷胶的控制，对关键区域比如后缘少使用喷胶。

 

　　在灌注方面，首先是真空动力。另外，在加热固化的时候，铺层固化的曲线一定要反复的实验和验证，进行合理的设置，尤其是加热阶段，因为自身放热会出现裂纹，所以该阶段加热非常平缓，甚至辅助散热的措施。

 

　　合模阶段，比较难得是固化，必须在空间内辅助进行一些加热才能保证固化的充分。

 

　　最后是后处理工序。首先是防雷系统，铜网的修复很关键，如果出现缺陷需要进行修复，修复方案一定要做结构件进行雷击实验的验证。另外是接闪器的安装，贴合性要做得很好。最后是防雷系统其他常见问题，如果能够注意和避免的话可以大幅度地降低叶片被雷击的概率。

 

　　关于叶根平面度的控制，一般是安全0.4mm控制，采用预埋螺栓的端面平面度，我们和厂家联合开发定做了装置，反复地采用激光跟踪仪进行跟踪修复，最后产品平面图达到了标准。

 

　　如何解决大尺寸叶片叶根变形的问题，有些厂家的叶片叶根在装机时发现结缘少了两公分，我们建议采用防变形工装，把变形量控制到2毫米以内，这样装机非常方便。

 

　　最后是配重，对于小叶片来讲也是非常简单的工序，但到了大叶片会反映出来各种困难，尤其是力矩要求正负2公分以内，大叶片本身重量达到17吨以上，要求配重时称重的位置要非常准确。第二是两个吊点角度平衡，如果角度不一致，导致位置偏差，称出来的重量也不一样。所以大叶片每次称重结果稳定不了，如果把吊点位置做平衡就很容易控制。

 

　　最后是大叶片的运输，一般采用液压轴线车运输，对关键位置比如主梁帽区域要增加气囊进行单独的保护。

 

　　以上是我分享的内容，由于时间关系，没有办法一一探讨，欢迎大家和我交流，也欢迎大家到东方风电天津有限公司做客。

 

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