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卓越、创新—3M风电叶片解决方案——陶理/新能源部门风电业务发展经理

上传日期:2016-04-29  播放次数:3050
观视频介绍
以下为现场速记内容:
 3M中国有限公司陶理/新能源部门风电业务发展经理
  大家好,今天很高兴来到2016中国国际风电复合材料高峰论坛,跟大家做技术交流。世界上50%的人直接和间接使用到3M产品,在全球一共有6万多种产品,我们的产品服务于工业行业、安全及标识行业、电子,医疗行业,消费品等等,我们可再生能源部门是为我们太阳能及风电客户提供高效可靠解决方案,我们的解决方案主要来自于3M46个技术平台,这张图代表了3M46多个技术平台,我们在风电领域用膜、胶带、粘结剂、涂层这几个核心技术的交差跟组合来产生我们我们的产品,我们在风能行业主要志立于服务于我们的客户是在叶片表面处理、结构以及叶片工艺方面,在业内享有盛名是我们叶片前缘保护膜,另外也有前缘防护涂料,非常值得自豪跟各位分享,以去年全球装机量排名前十的世界风机主机厂商,其中有7家就使用了我们3M叶片前缘防护方案,有的是用我们的保护膜,有的是用我们的前缘防护涂料。在业界我们还有另外一个产品是比较著名的,国内的大部分叶片厂,它都会用到我们叶片成型喷胶,我们也有涡流发生器,它是装在叶片表面,减少叶片气动湍流,从而增加、提升风机发电量效率。
  今天带来了三个崭新的解决方案,第一个是革命性的新型叶片成型喷胶,大家看一下革命性的新型叶片成型喷胶,左边的玻纤和右边玻纤有什么区别?它有一个显著的区别,左边是玻纤没有喷喷胶,右边喷了2克,国内大部分采用了无色透明喷胶,3M公司对喷胶使用建议量每平米小于5.4克。随着叶片制造,它的叶片长度越来越长,叶片越做越大,固定玻纤在近乎垂直的模具表面,是一件非常有挑战事情。传统的工艺我们用针线缝,或者用胶带,甚至用夹子,这样非常耗费时间和人力,甚至还有质量的隐患。这对玻纤固定不恰当的话,会造成玻纤的错层、褶皱甚至纤维的弯曲,这些都是最终导致叶片出现事故重要的原因之一。现在的工艺大家使用无色喷胶,无色喷胶好处在于第一个能够极高提速生产效率,第二个喷胶粘贴性能极其好,不会有质量事故。但是有一个明显的缺点,就是刚才跟大家展示,因为是无色的喷胶,如果工人在操作上不当心,有时候少喷喷胶,因为他认为喷过了,少喷会造成错层,如果多喷会造成叶片的机械性能。国外的主机厂是非常关注叶片的质量,所以大部分的主机厂都会要求叶片材料供应商使用3M红色的喷胶,通过颜色的控制,红色的深浅来帮助控制叶片的使用量。
  那么,为什么红色的喷胶国内客户还是没有用,因为他们对叶片从模具里面出来,最终有一些红颜色,红色的叶片觉得视觉不舒服,其实国外的客户并不是这么认为,毕竟叶片从模具出来,还是要做表面的处理,要打模,要刷腻子,要刷表面的油漆,会把表面颜色盖掉。新一代喷胶保留原来红色喷胶颜色可视化的特点,是蓝绿色的喷胶,他的特点经过环氧树脂固化以后,蓝绿色变为无色透明,从而解决国内客户对叶片颜色的担忧。
  那么,下面给大家展示一下,创新喷胶颜色变色的技术,这个容器里面的溶液是标准的树脂加固化剂,滴进去是蓝绿色新的喷胶,在差不多9.7秒的时候,喷胶的颜色从蓝绿色到无色透明,这个是在国外叶片厂的实验室里面做的对比的实验,由于我们的客户没有考虑太周到,所以用的隔离膜是蓝色,可能对判断颜色有一些误差。左上角是在灌注中的两块样板,一个是蓝绿色的喷胶,上面一个红色的喷胶,右下边的图经过环氧树脂真空灌注之后,红颜色的玻纤喷胶留在玻纤布上,下面观察隔离膜周围,蓝色变成了无色透明。
  很多客户关注喷胶对叶片机械性能有多大的影响,我们做了第三方测试,我们推荐使用量,每平方米小于5.4克,我们做了老款喷胶跟新款喷胶机械性能的对比,W7900是新款的数据,在推荐使用量的情况下,拉伸强度、压缩强度不管是纵向,是横向,以及层间开裂性能,老的喷胶和新的喷胶都没有变化,但是在一些主要的参数,比如说短梁剪切以及层间滑动性能老的喷胶略有下降,新的喷胶完全没有变化,这个说明我们新的喷胶对最终复合材料性能没有任何的影响。
  我刚才也提到如果客户多喷了怎么办,尤其是无色透明的喷胶,视觉很难控制,我们也做了第三方实验在3倍喷胶量下,老款喷胶层间滑动性能下降厉害,新的喷胶也有一定程度的下降值得注意的是我们新的喷胶,因为有颜色可以控制,所以它是不会发生有不是有3倍喷胶量的情况,新的喷胶也是即使喷过量,也是最小限度对叶片层接性能有很小的影响。新的喷胶有更高的剪切性能,有更快的环氧树脂浸润速度。我们的客户做了对比实验,在同样三块20层根端三轴向玻纤布,环氧树脂真空灌注对比实验,新款喷胶在45分钟的时候,可以注意当中圈出来的部分,它是最先的树脂渗透到玻纤最上层,与此同时,46分钟没有喷胶的样板也是渗透到了顶层玻纤布,喷了两克现有喷胶直到67分钟也没有浸润到首层,因为这个实验客户做的时间比较长,因为速度对比还是非常明显的,他们在67分钟以后没有等下去了。
  新的喷胶采用了有机挥发物的配方,所以对你的生产工厂的规定包括个人安全防护来看都是非常环保的喷胶产品。
  新的喷胶有颜色的变化,通过可视化的控制节省成本,最主要对叶片复合材料性能没有影响,新配方可以融于树脂的配方,可以加快树脂的浸润,也能够大大提高的生产效率,目前有国内几家叶片厂使用我们的新的喷胶做测试,我也希望更多的叶片商试用我们的产品,见证我们的性能。
  第二个议题,新一代叶片前缘防护材料在去年的太仓论坛上介绍了叶片前缘侵蚀与风机发电量的损失,叶片前缘侵蚀对风机发电量影响还是非常大的。
  我们3M世界做叶片防护方案是顶尖的材料供应商,我们在实验,施工工艺各方面做了大量的研究,W4601用了刷图的工艺,刷两层,膜后在400-500微米的情况下,拿去做实验,36小时样本没有任何的变化,同样,用其他的工艺浇注一层把这个施工的制样湿度提高,在湿度环境是80%湿度条件下,膜厚是350微米的情况下,在同样的测试的参数条件下,36小时也是没变化。腻子对叶片前缘防护产品不管是涂料也好还是膜也好,是否能够达到最初的设计的性能,也是非常关键的。好的腻子对前缘防护材料有促进的作用如果你的腻子性能比较差、韧性比较差,反而会降低性能的作用,我们3M有非常好的聚氨酯腻子W3610,我们在刷了1毫米厚的情况下上面浇注一层我们W4601前缘防护涂料,同样350微米厚度,36小时实验没有任何变化。很多会关注比较好的防护作用。叶片防护侵蚀的能力跟风厂的环境,跟叶片本身结构跟表面处理的情况叶尖速度密切相关的。所以这个会存在一定的差异性,但是36小时没有变化,说明W4601的材料风机叶片生命周期20年是免维护。
  今年夏天即将推出的是2.0保护膜,左边是1.0膜,右边是2.0膜,在新的膜到了18个小时就有破损的现象,同样参数的条件,是没有任何变化的。我们新的膜提升了抗UV的能力。其实大家可以看到18小时的图片,如果不跟你说有轻微的侵蚀,你可能发现不了,说明2代膜有卓越抗UV的性能。
  3M我们做风电叶片前缘防护的领导者迄今为止依然是风电行业叶片前缘防护材料基准跟标杆,有很多客户也会问我3M既有膜,又有前缘材料,到底推荐哪一种材料?我的回答看你的偏好,你要是喜欢涂料,就选用我们的油漆,如果喜欢保护膜就选用保护膜,如果你对刷油漆施工工艺非常自信,我建议你用我们的前缘防护漆,毕竟是36小时以上抗雨蚀能力,我觉得刷油漆要保证工艺是非常不容易,我们保护膜从生产线生产出来,厚度是均一的,一卷膜33米,从0米到3米,它的厚度使始保持着350微米,而刷油漆是不是保证始从叶片尖端往后16、17、18米做前缘防护始终刷均一的厚度,包括保护膜表面非常光滑。而油漆受湿度、外界环境的影响,我会在客户的涂装车间将固化好的产品,可以看到叶片的表面涂层是有颗粒状甚至是有气泡,我们的保护面膜在全球风电行业应用经验是21年,在国内外有大量的案例证明保护膜,1.0面膜可以防护有六七年,甚至十年的这样的一个防护效果,如果你施工工艺不是那么自信,毕竟前缘漆,还是其他品牌的前缘漆在风厂运用案例是非常少的。
  最后带给大家的是安全、可靠的风机增功方案、涡流发生器解决方案,对风场客户最关心是风场收益,收益来源于风机是不是能够持续的、可靠的发电、高性能的发电,我们的涡流发生器,就可以减少叶片气动时速,增加它的发电效益。这里我就不跟大家一一介绍风机叶片的气动缺陷,右边第二个传统叶片,也就是现在生产出来的叶片,处于技术限制,制造成本跟运输各方面的限制,所以现在制造出来的叶片是一个折中的方案,所以在气动上不完美,由其是在根部,叶片气动的失速气动的现象会造成噪音,同时,叶片前缘侵蚀也会改变气动外形,从而造成叶片的时速提前,也增加不稳定载和,有不少叶片厂自己设计涡流发生器,往往实验效果不理想,叶片厂忽略风机叶片是旋转,在旋转过程受到交叉气流的影响,红色的部分是叶片受到交叉气流的影响,因为叶尖往后要速度慢递减的,尤其根部本身气动不完美。我们公司由3M气动公司跟柏林科技大学开发了高精度和多信息的气流可视化处理方案,通过建模的方式到计算机里面分析,客户也担心涡流发生器会不会增加叶片的载荷,我们也做测试,黄色是叶片设计能够承受最大载荷,红色叶片运转的时候承受的载荷,根部了涡流发生器载荷根整个风机来看,加了涡流发生器是微乎其微。我们在风动加了涡流发生器可以减少噪音。
  涡流发生器方案设计就是找出气流分离线是非常精确,安装也是需要要精确,如果安装有偏差,可能起一个导流的作用,甚至影响气动效果,大家看右上的图,每一个涡流发生器间隔距离包括角度也不是平行,说明了安装的精准。恩我们的停机时间也是比较短的,我们看一下视频加装涡流发生器和不加装涡流发生器的明显对比,没有安装涡流发生器气流是四面八方,安装好的涡流发生器气流是非常顺的。我们有一套科学的评估方法,风机发电量的对比,美国业主请了第三方认证机构,从现场的评估到装测风的过程,到后期的评估,所有的一套都是经过验证,我们发现在做的几个案例里面,能够提高发电量,他们装了涡流发生器。涡流发生器在中低风速中提升效果是非常好的。
  我们距近为止在欧洲和美国安装了两千多台风机,世界领先的制造厂包括业主我们的业主纷纷选择我们的涡流发生器作为提升风机能效的方案。
  最后我给大家的总结,我们的叶片前缘侵蚀防护方案帮助叶片恢复叶片性能,避免发电量的降低,涡流发生器能改善叶片的气动性能,增加风机发电效率。我们3M永无止境追求卓越和创新,帮助我们的客户制造出卓越和创新的产品,谢谢大家!
 
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