本实用新型涉及风力发电技术领域,特别是一种风机叶片后缘粘接结构。
背景技术:
风力发电机是将风能转换为机械功,机械功带动转子旋转,最终输出交流电的电力设备。
叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件,其良好的设计,可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。
现有技术中,叶片的粘接区是整体结构中最薄弱的环节,特别是风机叶片的后缘,在风机叶片后缘容易出现厚度超差的情况,因而,要生产出质量合格的风机叶片后缘,风力发电机叶片后缘粘接缝隙控制要求要非常严格。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种制作简便、质量稳定,同时可保证叶片后缘粘接缝隙控制符合要求的风机叶片后缘粘接结构。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种风机叶片后缘粘接结构,该结构包括叶片ps面辅层结构和叶片ss面辅层结构,叶片ps面辅层结构外侧和/或叶片ss面辅层结构外侧还设置有后缘拐角芯材和铺设在后缘拐角芯材外侧的拐角芯材增强铺层;所述叶片ps面辅层结构内侧和/或叶片ss面辅层结构内侧还设置有内侧粘接芯材和铺设在内侧粘接芯材上的粘接芯材增强铺层。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述后缘拐角芯材形状呈三角形或梯形,材质为pvc或balsa。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述拐角芯材增强铺层采用若干层双轴玻纤布制成,弦向尺寸超出后缘拐角芯材尺寸100-200mm,轴向尺寸超出后缘拐角芯材尺寸500-1000mm。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述内侧粘接芯材形状呈三角形或梯形,材质为pvc或balsa。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述粘接芯材增强铺层采用若干层双轴玻纤布制成,弦向尺寸超出内侧粘接芯材尺寸100-250mm,轴向尺寸超出内侧粘接芯材尺寸500-1500mm。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述叶片ps面辅层结构采用若干层双轴玻纤布制成。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现,对于以上所述的风机叶片后缘粘接结构,所述叶片ss面辅层结构采用若干层双轴玻纤布制成。
与现有技术相比,本实用新型为保证粘接缝隙符合设计要求,在叶片铺层结构和叶片ss面铺层结构基础上,增加后缘拐角芯材、拐角芯材增强铺层、内侧粘接芯材和粘接芯材增强铺层,整个结构随叶片真空灌注成型,便于对粘接缝隙进行控制;其次,可根据实际情况选择性的在叶片铺层结构和/或叶片ss面铺层结构上进行铺设后缘拐角芯材、拐角芯材增强铺层、内侧粘接芯材和粘接芯材增强铺层,便于控制粘接缝隙更好的满足实际要求。该结构制作简便、质量稳定,便于精确控制叶片后缘粘接缝隙,保证粘接缝隙符合要求。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
参照图1,一种风机叶片后缘粘接结构,该结构包括叶片ps面辅层结构2和叶片ss面辅层结构3,叶片ps面辅层结构2外侧和/或叶片ss面辅层结构3外侧还设置有后缘拐角芯材4和铺设在后缘拐角芯材4外侧的拐角芯材增强铺层5;所述叶片ps面辅层结构2内侧和/或叶片ss面辅层结构3内侧还设置有内侧粘接芯材6和铺设在内侧粘接芯材6上的粘接芯材增强铺层7。成型时,会在叶片ps面辅层结构2和叶片ss面辅层结构3之间形成粘接缝隙,为保证粘接缝隙符合设计要求,在叶片ps铺层结构和ss面铺层结构基础上,增加后缘拐角芯材4、拐角芯材增强铺层5、内侧粘接芯材6和粘接芯材增强铺层7,整个结构随叶片真空灌注成型;实际操作中,可根据需要,同时或者单独在叶片ps面辅层结构2外侧或叶片ss面辅层结构3外侧设置后缘拐角芯材4;同时或者单独在叶片ps面辅层结构2内侧或叶片ss面辅层结构3内侧设置内侧粘接芯材6。
所述后缘拐角芯材4形状呈三角形或梯形,材质为pvc或balsa。设置在叶片ps面辅层结构2外侧的后缘拐角芯材4为ps面后缘拐角芯材4,其尺寸结构根据叶片阴模后缘截面及叶片ps铺层结构进行设计,形状一般呈三角形或梯形,材质为开槽打孔的pvc或balsa,pvc指的是聚氯乙烯材料,balsa指的是巴沙木材料;设置在叶片ss面辅层结构3外侧的后缘拐角芯材4为ss面后缘拐角芯材4,其尺寸结构根据叶片阴模后缘截面及叶片ss铺层结构进行设计,形状一般呈三角形或梯形,材质为开槽打孔的pvc或balsa,pvc指的是聚氯乙烯材料,balsa指的是巴沙木材料。
所述拐角芯材增强铺层5采用若干层双轴玻纤布制成,弦向尺寸超出后缘拐角芯材4尺寸100-200mm,轴向尺寸超出后缘拐角芯材4尺寸500-1000mm;优选的,拐角芯材增强铺层5采用2层双轴玻纤布制成,拐角芯材增强铺层5的弦向尺寸超出ps面后缘拐角芯材4尺寸180mm,轴向尺寸超出ps面后缘拐角芯材4尺寸800mm。
所述内侧粘接芯材6形状呈三角形或梯形,材质为pvc或balsa。设置在叶片ps面铺层结构内侧的内侧粘接芯材6为ps面内侧粘接芯材6,其尺寸结构根据叶片阴模后缘截面及叶片ps铺层结构进行设计,形状一般呈三角形或梯形,材质为开槽打孔的pvc或balsa,pvc指的是聚氯乙烯材料,balsa指的是巴沙木材料;设置在叶片ss面铺层结构内侧的内侧粘接芯材6为ss面内侧粘接芯材6,其尺寸结构根据叶片阴模后缘截面及叶片ss铺层结构进行设计,形状一般呈三角形或梯形,材质为开槽打孔的pvc或balsa,pvc指的是聚氯乙烯材料,balsa指的是巴沙木材料。
所述粘接芯材增强铺层7采用若干层双轴玻纤布制成,弦向尺寸超出内侧粘接芯材6尺寸100-250mm,轴向尺寸超出内侧粘接芯材6尺寸500-1500mm,优选的,粘接芯材增强铺层7采用6层双轴玻纤布制成,弦向尺寸超出内侧粘接芯材6尺寸220mm,轴向尺寸超出内侧粘接芯材6尺寸1200mm。
所述叶片ps面辅层结构2和叶片ss面辅层结构3均采用若干层双轴玻纤布制成,具体层数根据实际需要进行设置,实际中,也可以采用现有技术中的其他制作风机叶片的材料制作叶片ps面辅层结构2、叶片ss面辅层结构3、后缘拐角芯材4和内侧粘接芯材6。
一种风机叶片后缘粘接结构的成型方法,其步骤如下:
(1)先在上叶片阴模上铺设拐角芯材增强铺层,再铺设ps面后缘拐角芯材,然后铺设叶片ps面铺层结构,接着再铺设ps面内侧粘接芯材,最后铺设粘接芯材增强铺层;
(2)先在下叶片阴模上铺设拐角芯材增强铺层,再铺设ss面后缘拐角芯材,然后铺设叶片ss面铺层结构,接着再铺设ss面内侧粘接芯材,最后铺设粘接芯材增强铺层;
(3)进行上叶片阴模和下叶片阴模进行合模,在ps面铺层结构与ss面铺层结构之间形成粘接间隙,最后将整个结构随叶片真空灌装成型。
四、叶片解剖测量、取样实验
后缘辅梁(UD):PS 面辅梁与外蒙皮结合完全,只是 在断裂后与壳体产生抽离。SS 面后缘辅梁在 L6m 处折断。
跟着风力发电范围和技巧的赓续成长,风电机组大年夜型 化趋势越来越明显。而叶片长度的增长,在增大年夜风能捕获效 率的同时,也增大年夜了叶片段裂破坏的概率。平日叶片产生断 裂的重要原因包含临盆过程中工艺控制不良,叶片根部局部 区域树脂固化不完全导致的强度、刚度降低,风速超限,风 电机组掉速,电气故障以及雷击等。本文针对某风电场机组 叶片段裂变乱,从风速超限、电气故障、雷击、临盆工艺等 方面进行深刻分析,肯定了叶片段裂掉效原因。
叶片段裂变乱概述
叶根地位:叶根避雷导线于 L2m 处断开并掉踪。
后缘粘接:叶根外部自 L6m 至 L15.5m 处后缘开裂, 自 SS 面 L32m 至叶尖开裂。
粘接处未产生分别,前 缘粘接厚度及宽度无法测量。 腹板粘接:全部腹板粘接面未产生剥离,因叶片折断 导致叶根部位粘接胶与主梁剥离。不雅察叶片内部,腹板未发 生胶层开裂现象。 叶尖部分:铝叶尖全部甩出损掉,叶尖部位 33m 至叶 尖部分碎裂。
某风电场 6# 风电机组于 2020 年 2 月 25 日 0 时 32 分 阁下因叶片段裂停机。叶片型号:##96-2000/A5,叶片编号: 1201-149;叶片套号:097;制造时光:2012 年 8 月 12 日。 叶片段裂初始折断地位:叶片前缘 L4.5m 至后缘 L6m,其 他折断地位断定为二次断裂点。
根据对叶片的整体检查成果,未发明明显的雷 击陈迹。经现场勘查,叶尖地位的碎裂为叶片坠落时的二次 毁伤。 主梁部分:PS 和 SS 面主梁均自叶根 L2.5m 处与蒙皮分别,主梁部分整体保存完全。PS 面与 SS 面主梁与蒙皮均 结合优胜。经现场勘查,主梁处的折断是因为叶片段裂掉效 后,因重力感化导致的主梁与壳体产生分别,主梁本身并未 断裂。
芯材及蒙皮:叶根处、前缘 L12m 处、后缘 L13m 处均 扯破露出 PVC 芯材,残存 PVC 芯材注解粘接无异常。经现 场勘察,芯材和蒙皮处均为扯破,这是因为叶片在断裂后受 重力影响,导致蒙皮与芯材产生扯破
经由过程一一分析导致叶片掉效的各类外部身分对叶片掉 效的影响,剖断叶片掉效的原因。导致叶片掉效的外部影响 身分及剖断办法如表 1 所示。
一、变乱产生时风电机组状况分析 根据 SCADA 监控体系信息,在变乱产生前后,发明 6# 风电机组异常,经由分析数据库内 1s 数据(见表 2),
曲折实验是将必定外形和尺寸的试样放置于曲折装配 上,以规定直径的弯心将试样曲折到请求的角度后,卸除 实验力,检查实验遭受的变形机能(因为样品 A 尺寸较小 且缺点过大年夜,导致实验机无法做力学机能测试,是以,本 次力学机能实验用样块 B 和 C 做比较测试)。由曲折实验 数据(表 5)可知,缺点样块的曲折强度仅为正常样块弯 曲强度的 67.97%;而曲折模量比正常样块大年夜 9.13%。曲折强度降低,使得辅梁的抗剪切才能严重降低;而曲折模量 值越大年夜,表示材料在弹性极限内抵抗曲折变形才能相对越 小,实验数据注解辅梁出现褶皱后,降低了本身的抗变形 才能。
叶片产生断裂变乱后,3支叶片均正常顺桨且保持同步,具体过程见图 4。
变乱现场细节描述
二、变乱产生时风速及转速分析
根据汗青数据,2020 年该风电机组的最大年夜风速为 24.3m/s,未跨越设计风速。叶片段裂前后,风速未跨越极 限风速,2020 年 2 月 25 日 0 时 30 分至 0 时 40 分的最大年夜风速为 15.5m/s,处于正常运行风速范围内。
(1)叶根处存在 2 处褶皱:叶根 L2.5m 处轴向褶皱 (L=600mm,W=32mm,H=8mm,高宽比为 0.25);叶根 L1.8m 处轴向褶皱(L=480mm,W=27mm,H=6mm,高宽 比为 0.22)。因为叶根 L2.5m 折断截面并未发明褶皱分层, 且 L2.5m 折断截面呈弦向折断与 2 处轴向褶皱没有直接关 联,剖断 2 处褶皱均为质量缺点。
由图 3 可知,叶片产生断裂时,机舱振动较大年夜,最大年夜 值达到 3.4mm 阁下,风电机组持续摆振约 2 分钟,之后振 幅逐渐减小。
三、雷击分析
变乱现场调研及分析
前缘粘接:前缘粘接角保存完全,自 L4.5m 处产生一 次断裂;自 L7m 处产生二次折断。
由图 5 可知,在叶片段裂前的一小段时光内,机舱风 速仪所测得的风速切变尚可,未出现较快的风速变更。该 风电机组在叶片段裂变乱产生前后的最大年夜转速为 17.42rpm (2020 年 2 月 25 日 0:32:02),未产生超速。
如雷电对电网或风电机组冲击较大年夜,应出现短时光的 体系过电压;如雷电冲击能量较小,可能仅导致叶片破坏而 无法引起体系过电压。由变乱前后体系电压变更情况图(图 6)可知,叶片段裂前后体系电压无明显波动。
综合分析可知:(1)清除故障时风速跨越设计值导致 叶片段裂的可能;(2)清除风电机组飞车的可能;(3)清除雷击身分导致叶片段裂的可能。
叶片出现断裂的时光为 2020 年 2 月 25 日 0 时 32 分 32 秒。
叶片各截面测量明细见表 3,发明的重要缺点见表 4。
综合分析如下:
(2)后缘 L23m 和 L24m 处的断面上均发明有空胶现 象,叶片局部空胶风险较小,可以清除。
(3)抽检了 10 处叶片后缘粘接厚度,存在 4 处超标, 部分胶层存在空胶现象。除后缘 L8m 地位超标严重(超标 275%)外,其余 3 处最大年夜超标为 16.67%。但胶层超厚的缺 陷并未在叶片初始断口地位,是以,后缘胶层缺点不克不及作为 本次叶片段裂变乱的重要原因,可以清除。
(4)L6m 处 后 缘 辅 梁(UD) 弦 向 褶 皱, 长 度 为 320mm,宽度为 25mm,高度为 5mm,高宽比为 0.20。叶 片在 L6m 处产生折断,现场勘查发明 L6m 折断截面存在褶 皱分层的现象,弦向褶皱对叶片折断的影响身分很大年夜,初步 剖断该缺点是造成叶片折断的重要身分。
剖断该缺点是造成叶片折断的重要身分。
结合实验数据分析可知:缺点样块的曲折强度仅为正 常样块曲折强度的 67.97%;褶皱缺点导致辅梁抗拉强度下 降了 9.18%;而曲折模量比正常样块大年夜 9.13%;以上数据充 分辩明,叶片 L6m 处的后缘辅梁(UD)弦向褶皱是造成叶 片折断掉效的重要诱发身分。
五、辅梁弦向褶皱材料力学机能测试、拉伸测试 因叶根外部自 L6m 至 L15.5m 处后缘开裂,在辅梁褶 皱地位取三个样块:第一块为 L6m 处后缘辅梁断口地位样 块,标记为 A 样块;第二块为 L7.5m 处后缘辅梁弦向 45° 褶皱样块,标记为 B 样块;第三块为正常状况的辅梁,标 记为 C 样块,作为比较样块。
拉伸实验是检测强度和刚度最重要的实验办法之一, 经由过程拉伸实验可以不雅察材料的变形行动。由表 6 可知,褶皱 缺点导致辅梁抗拉强度降低了 9.18%。
结论
综合分析,该变乱风电机组叶片的掉效过程是由叶片 L6m 处后缘辅梁(UD)弦向褶皱诱发叶片开端断裂,叶片 在离心力的感化下,蒙皮及主梁产生撕扯分层开裂,在叶片 开裂后,叶片稳定性大年夜幅降低,当叶片载荷传递到根部后, 因根部构造强度较大年夜,在叶片 L6m 处应力积聚,导致后缘 L6m 处由内向外扯破,迎风面和背风面主梁折断,进而导 致叶片刹时掉效。
(作者单位:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司)
明阳1.5MW风机叶片设计 1. 叶片由上下两个半壳、组成,并以由两个单向梁帽和两个多向的由夹层结构构成的抗剪腹板组成的梁作为结构支撑。 2. 梁帽由单向环氧玻璃玻纤组成,抗剪腹板由二维(+45°/-45°)环氧玻纤组成,叶片外壳由双轴和三轴(+45°/-45°/0°)的E-玻纤复合成型。根部由三轴E-玻纤增强。由轻木和部分的PVC泡沫作为芯材。为了获得边缘应有的刚性,后缘单向增强。上壳、下壳、梁帽和梁腹由各自的模具制造。上、下壳由前缘和后缘粘接成一体,同时和梁帽粘接。 3. 挡雨环和人孔盖由各自的模具制造,再粘结在叶片型腔内外 4. 叶片根部的连接设计成T杆连接形式。 明阳1.5MW风机叶片的基本构造 风机叶片基本术语 叶片: 具有空气动力形状、接受风能,使风能绕其轴转动 的主要构件 叶根: 风轮中连接叶片和轮毂的构件 叶尖: 叶片距离风能回转轴线的最远点 前缘: 翼型在旋转方向的最前端 后缘: 翼型在旋转方向的最后端 叶片长度: 叶片在展向上沿压力中心连线测得的最大长度 0°标记: 叶尖弦的标记。0°标记位于翼根法兰的外表和内部 重心: 叶片配重的中心。重心要做标记,这是因为重心在 叶片搬运时至关重要。 逆风面: 压力面,即叶片迎风的一面。 顺风面: 负压面,即叶片背风的一面。由于空气动力学的轮 廓形状,这一侧产生提升力。 预弯曲度: 叶片逆风方向预弯曲,以防止运转过程中叶片朝 向塔架变形。 导雷系统: 接收和传导雷电的系统 接收器: 装进叶片表面的金属设备来传导电流以使叶片 避免电击破坏。 叶片扭旋: 所有叶片轮廓截面上的叶片扭旋。 叶片(blade) 预弯 叶片截面图 结构胶粘接PS及SS面 腹板粘接 后缘( Trialing edge)前缘(Leadling edge) 叶尖(tip of blade) 叶根(root of blade) 0°标记 挡雨环 人孔盖 铭牌 雷电峰值卡卡片夹 避雷系统电阻 叶片固定工装示意图 叶片固定工装 Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006 避雷系统 人孔盖 挡雨环 梁帽 腹板 外壳 叶片 迎风面(Pressure side) 背风面(Suction side) 叶尖接闪器 排水口 起吊标志 重心位置 螺栓连接 0°标记
北极星风力发电网讯:5月13日,龙源电力云南分公司一则风电叶片维修服务长协采购招标公告引起行业关注,招标项目包括云南龙源杨梅山风电场、支锅山风电场、马塘风电场、雪邦山风电场、百山风电场、株木山风电场共6个风电场,509台风机叶片运维服务。
风电运维、技改项目招标不断
2020年初至今,风电机组运维、定检、技改项目招标不断,凸显风电运维红利时代已经到来。
5月14日,国家能源集团国华投资河北公司满井等4个风电场风电机组定期维护服务公开招标。标段Ⅰ 包括满井、佳鑫、永发三个风电场,总计安装321台风机,满井风电场装机容量183MW,安装122台GE1.5MW风机,佳鑫风电场装机容量199.5MW,安装GE1.5MW风机93台,华锐1.5MW风机40台,永发风电场装机容量99MW,安装华锐1.5MW风机66台。
标段Ⅱ包括包括冰峰和恒泰风电场,冰峰风电场装机容量197.25MW,安装金风750风电机组83台,金风1500风电机组90台。恒泰风电场装机容量346MW,安装上海电气1250机组158台,金风1500风电机组99台。
华电集团近一个月总共发7个风电运维项目招标,涉及多个风电场项目,大多为1.5MW风机。
三峡新能源江苏响水201MW风电场共安装134台东汽单机容量为1.5MW的FD77C型风电机组,于2020年初发布27台风电机组技改需求,包含叶片设备、变桨系统改造物资、叶片改造施工、设备运输、技术服务等项目,并更换包括但不限于轮毂内变桨电机、继电器等满足可靠性运转的相关配套部件技改,已确定中标人为东方风电。
……
还有诸多运维、技改相关项目的招标公告,在这小编就不一一列举,关注北极星风力发电网,及时更新并汇总该类项目的招标动态。
风电运维市场红利阶段已至
权威数据显示,截至2020年底,我国风电累计装机突破2.1亿千瓦大关。之后随着存量市场扩大,新增风机的不断增加,风电后市场将迎来爆发。
为什么说2020年是风电运维后市场的红利年?2020年,我国风电新增装机创下历史新高。2020年,5年时间差,5年质保期,随着大量风电机组集中出质保,多数风场面临缺少乏专业技术团队定期的给风机做健康检查及维修问题。
风电开发运营商、风电设备商、第三方运维企业纷纷入局,瓜分风电运维市场这桌宴席。
形成运维“三分天下”局面,这三种类型的团队也都具备各自的优缺点:风电开发商往往资金雄厚,可以招兵买马打造自身运维队伍,却对风机性能缺乏专业了解;风机制造商对自身设备性能烂熟于心,但其不了解别家机型的结构特点,难以对自身以外的机型进行服务;相对于前两者,第三方运维企业服务形式灵活,可以针对不同机型进行相应的技术服务人员匹配。
专业风电后市场团队成为刚需
正如前几日一篇《痛点与机遇并存,谁将引领风电技改大潮?》文中所言,风电技改、运维是一项技术门槛高、附加值大的专业技术。
但风电运维市场当下的火热遮挡不住行业标准缺失的尴尬,市场上人才良莠不齐,鱼龙混杂,有的进去只是“打扫打扫”卫生,达不到业内所要求水平。
因此,能够及时有效的完成项目上的问题,并提出长效的解决方案的专业技术团队成为了业内的刚需。
龙源电力509台风机叶片维修集中招标包括每台风机3支叶片的叶片整体外观维护、叶片导通电阻测量、叶片外部前缘及后缘检查维护、叶片外部壳体PS/SS面检查维护、叶片挡雨环检查维护、叶片排水孔检查维护、叶根连接螺栓检查维护、叶片与叶根法兰密封检查维护、叶根隔板外观及密封检查维护、叶片内部前缘及后缘检查维护、叶片内腔检查维护、叶片腹板检查维护、叶片主支架粘结角检查维护、叶片防雷电保护检查维护、叶片噪声检查维护、叶片内部壳体检查维护、主梁帽检查维护、叶片盖板检查维护。
风力发电机组的检查维护属于高空作业,人员的技能或经验不足轻则导致项目进展不顺,重则还可能造成重大人身事故,一旦出现上述情况,业主及运维企业难逃其咎。
专业的检查维护,需要专业的技术团队配合专业装备,且检查叶片本身问题同时进行相应的维护,对后续可能出现的问题向业主进行汇报并提出解决方案才是关键。
千亿级风电运维后市场红利已至,你准备好了吗?
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