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專題報告

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拉擠大梁板在風電中的應用及未來發展方向(下篇)




拉擠大梁板在風電中的應用及未來發展方向(下篇)




拉擠大梁板在風電中的應用及未來發展方向(上篇)
王志偉,中復碳芯副總經理,主要從事復合材料拉擠工藝研究,中國電機工程學會輸電線路專委會電氣學組委員、中國復合材料工業協會拉擠專業委員會副主任委員。申請專利29項,獲批專利15項,其中發明專利4項,實用新型專利11項。


四、常見缺陷

據國家能源局發布數據顯示,截至2021年6月底,全國可再生能源發電裝機達9.71億千瓦,其中,水電裝機3.78億千瓦、風電裝機2.92億千瓦、光伏發電裝機
缺陷是對產品質量的一種考驗,而關于質量,我認為有五個方面需要重視:高水平的技工,穩定的設備,可靠的原材料體系,合理的工藝和健全的管理。這五個要素決定了最終產品的質量。最近,風電大梁市場發展火熱,過熱就會帶來一些不理智:我們這個行業有沒有足夠的高水平的技工?有沒有那么好的設備?有多少可靠的原材料體系?有多少懂工藝的人?就是說我們的管理能不能跟得上?都會對最終的結果產生很大影響。所以企業要做拉擠或者做大梁時,要重視這些方面,才能做出更好的產品。
常見的缺陷一般分為兩個方面——顯性缺陷和隱性缺陷。顯性缺陷是通過簡易的檢測可以發現的缺陷,隱性缺陷是要通過一些檢測數據,或者說是通過一些檢測方法才能發現的缺陷。
常見的顯性缺陷,包括直線度超差,尺寸超差,雜質,機械損傷,脫模布到邊距離,色差,脫模布撕除的一些殘留,這是可見的。脫模布的殘留實際上跟隱性缺陷里脫模布的殘留是有差別的。還有微裂紋,黃心,實際上這些情況在大梁上都可能會發生。

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圖示為直線度超差缺陷
經常發生的隱性缺陷就是TG的波動,樹脂含量的超差,脫模布的殘留,脫模劑的析出,纖維的直線度和干紗.如果沒有大量的數據積累,可能最終很難發現這些問題。

五、發展方向

1、原材料的迭代

這里需要重點考慮更高模量的纖維的經濟性。纖維模量提高到一個更高等級的過程當中,價格會有大幅度的提升,這意味著其經濟性變差。成本,或者密度,或者其他一些要素,可能都會造成這個更高模量的纖維,不一定適合于這個場景。
其次,開發應用于拉擠的專用碳纖維。葉片受力狀態是不同的。拉伸一側需要拉伸模量,壓縮一側需要壓縮應變??梢栽O計不同的纖維來實現這樣功能。通過設計不同的碳纖維,來降低整個碳纖維利用的成本,還能最大的發揮出性能優勢。
第三,就是合理設計碳?;臁L疾;斓慕洕愿咏谔祭w維,而特性更優于碳纖維。碳?;炀褪羌瓤紤]到了經濟性,又注重了結構合理性。現在常見的一些均混,層混,包覆等很多設計,最終合理的一個設計可能會為適用在風電大梁提供一個重要的源泉,可能在某一段葉片上有應用的價值。
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第四就是聚氨酯樹脂。目前,行業已經有一些企業在使用了,這是一個很好的方向,代表了未來的發展趨勢。聚氨酯樹脂能產生更好的效益,拉擠速度更快,效率更高。我們需要研究的是聚氨酯樹脂的穩定性,讓其更易操作,把聚氨酯的一些特性能更好發揮出來。

第五就是一些其他基體。例如,我們使用環氧、聚氨酯,還有一些其他類的基體樹脂。實際上,在不同基體與纖維的匹配性上,其實還是有選擇的空間。

2、表面處理技術的更新

第一個是機械法,就是我們常見的打磨、噴砂這種表面的機械處理方法。主要思考有五個方向:方向一,損耗,你能不能承受得了這個損耗,能不能用到這個場場景;方向二,就是加工的穩定性,能不能實現這樣可靠穩定地打磨,會不會出現漏磨或者漏噴;方向三,就是機械法性能驗證,通過表面粘接、橫向粘接這樣的方法來驗證它的這種打磨表面處理的方法,能否達到我們的要求;方向四,有效性和時效性問題,因為打磨之后到葉片,它是有一定時間的,這段時間你能忍受多長。從板材變成葉片或者變成大梁,這個過程時間是有一定的制造時間或者運輸時間,所以必須要有足夠的時效性來保證它的表面性能不能急劇下降;最后,就是處理的效率與環保,因為機械法,其實最常最常想到的就是它的效率跟環保,環保的要素更大一些,因為這個比表面積比較大,需要處理的表面積很多,所以對耗材需要的也比較多。但是比起脫模布來說還是要低的。

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第二個是表面活化研究,常見的有等離子、火焰、激光。關于表面活化,我認為有四個方面需要思考:一是表面活化確認,表面活化后,顏色上或是外觀上是跟沒有活化處理,基本上是相同的,因此,該如何確認表面活化;二是表面化的穩定性,能否通過這樣的方式,保證其所有位置都能實現表面活化;三是表面活化的性能表征,也是通過一些粘貼,層間的或者橫向的,來保證它活化之后,為拉擠葉片制造提供性能穩定的作用。四是表面活化的有效性和時效性,主要應對時效性做一些研究。

第三個是化學法。化學法也有很多種,我們采用了一種就是基體材料的改進,從而實現無需貼脫模布,也不需要噴砂就能直接粘貼的一種方法。有三個方面需要思考:一是化學法的確認,怎樣證明這個板材是通過化學法處理過的;二是化學法的性能驗證;三是化學法的有效性實效性。這種方法可以實現就是雙無脫:無脫模布、無脫模劑。沒有脫模劑,也沒有脫模布,相當于直接降低成本,也沒有環保問題。我認為這個方法從理念上講還是比較先進,相對于前兩種會更加先進一些。

3、工藝和檢測技術的提高

工藝的提高就是注射和真空輔助。當下,我們可以考慮注射和真空輔助這兩個方法相結合來減少缺陷率,但也要考慮其效率。
無損檢測有兩種形式,一是在線無損檢測,就是在生產線上進行檢測。另外就是抽檢。關于在線檢測,難度還是比較大,到目前為止,其實進展并不明朗。這中間換過很多種方法,總的來說還沒有特別好的在線檢測技術。因為拉擠制品的缺陷的尺寸,缺陷的類型,跟常見的灌注制品或者層壓制品,或者說模壓或者RTM這些制品缺陷的尺寸是不一樣的,形狀是不一樣。所以大家用無損檢測的時候,要去做一些標準的樣件去跟自己的設備匹配。我們最近這幾年一直在做這方面的工作,會做一些標樣,或者故意做一些缺陷,然后用這樣的設備去檢測,目前看,誤報率還是較高。另外,無損檢測的檢測效率還是一個很大的挑戰。



(完)


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