先來看看對于葉片灌注發(fā)白的定義和分類。簡單說就是在葉片生產(chǎn)制造過程中間,制品出現(xiàn)表面的白斑、氣泡聚集、包容,纖維浸潤不良造成樹脂含量低的現(xiàn)象,這是我們?nèi)~片廠最常遭遇的質(zhì)量缺陷之一
廣東博匯新材料科技股份有限公司蘭軍炎 總經(jīng)理
各位專家、各位代表,大家上午好!我今天報告的內(nèi)容是風電葉片灌注發(fā)白的總體解決方案。我的報告將分成下面五個部分,首先是簡單的介紹這個定義和分類,第二就是說葉片發(fā)白對于樹脂性能到底有多大的影響,第三就是分析葉片發(fā)白的一些因素,第四是整體解決方案,第五就是博匯的資訊團隊對葉片廠的團隊可提供的服務。
先來看看對于葉片灌注發(fā)白的定義和分類。簡單說就是在葉片生產(chǎn)制造過程中間,制品出現(xiàn)表面的白斑、氣泡聚集、包容,纖維浸潤不良造成樹脂含量低的現(xiàn)象,這是我們?nèi)~片廠最常遭遇的質(zhì)量缺陷之一。
通過下面的一些圖片可以展示我們現(xiàn)場的一些發(fā)白的缺陷。我們從這個中間部分非常容易的看到發(fā)白的現(xiàn)象,一般來說我們把葉片發(fā)白分成三種不同程度的類型,第一類是輕微發(fā)白,第二類是較重的發(fā)白,第三類是比較嚴重的發(fā)白。輕微的發(fā)白是指面積比較小、層數(shù)較淺,可以通過修復,不影響葉片的使用。第二類我們說發(fā)白面積相對比較大,層數(shù)比較深,一般蒙皮比較多見,這種發(fā)白我們說一般通過維修可以使用,但是這種增多的發(fā)白會影響葉片的使用壽命,一般很多葉片廠會降等、降級使用。第三類發(fā)白主要非常嚴重的發(fā)白就是關(guān)鍵部位,比如說主梁、葉根這些部位,這種就是說層數(shù)比較多,這種發(fā)白是嚴重的影響到葉片的使用,在這種情況下一般我們的處理方式就是報廢,給葉片廠帶來直接的經(jīng)濟損失。
我們看看葉片發(fā)白到底對我們?nèi)~片的性能有多大的影響?我們在實驗室模擬發(fā)白的現(xiàn)象,進行FRP板的測試,模擬了兩種情況,一種是輕微的,一種是嚴重的。我們通過不同的纖維板來測0度和90度的機械性能,可以看到發(fā)白即使是輕微的,雙軸部對我們的影響也是達到40%-50%的這么一個程度,也就是說對于葉片發(fā)白我們看到的這種現(xiàn)象,對機械性能是造成非常致命的影響。這個表是顯示的單軸部做的FRP板,對于材料性能的影響,也是達到30%-40%。0度方向相對少一些,90度方向相對多一些,因為90度方向更多考驗是樹脂跟纖維的結(jié)合,而0度方向主要是纖維的貢獻。這是我們?nèi)S部的測試結(jié)果,總的來說這種現(xiàn)象不管是什么部,發(fā)白這種現(xiàn)象即使是輕微發(fā)白,對性能影響也是非常大的。
引起發(fā)白的因素有哪些?總結(jié)分析各種因素,主要是兩個方面的因素:一是灌注工藝設(shè)置方面的因素導致這個現(xiàn)象;二是材料方面的因素。這個材料主要是我們平常說樹脂、Balsa core,還有玻纖,我們廣東博匯作為樹脂生產(chǎn)商研究的重點就是說樹脂對于發(fā)白,在這個過程中起到多大的作用。
關(guān)于工藝方面的影響,我們常見的當然我們說有很多,比如漏氣,各種管道的連接等等,但是我們說常見的大家比較忽視的地方,第一個方面就是導流網(wǎng)的邊距和層壓板邊緣距離太遠,太遠就影響脫氣效率,這也是導致邊緣發(fā)白的一個因素。這是我們拍的一個實例,在生產(chǎn)過程中我們就要注意這個距離的控制。
工藝方面第二個因素見的比較多的就是梁帽,主梁和殼體結(jié)合面這里太緊,梁帽對于蒙皮的壓力太大,導致另外一面,就是說蒙皮的對面產(chǎn)生發(fā)白,這是我們總結(jié)的第二個工藝因素。
第三個工藝因素就是模具的銳角或芯材的空隙如果太大,太大的一方樹脂流速肯定就快,它在整個灌注過程中間就會和慢的地方形成一個包袱,包袱的地方就會引起滲透不良、缺陷、發(fā)白。
關(guān)于材料方面主要是樹脂,平常大家可能比較忽視的一個地方就是不同的樹脂對于發(fā)白,對于脫氣到底有多大的影響,這是以前大家比較忽略的一個方面。當然說Balsa木含水率包括玻璃纖維的含水率都會影響這個發(fā)白的產(chǎn)生。比如說Balsa木一般不超過12%,最多不超過15%。假如說含水率超過20%-25%的話,就會直接導致灌注葉片的發(fā)白。
當然在操作過程中也有其他的一些操作工藝可能比較忽視的,比如說一個脫氣裝置,左邊是我們的原料筒,原料筒經(jīng)過脫氣裝置來罐裝。但是脫完氣以后怎么罐裝?假如說從筒的上部直接去灌入的話,又會混入第二次空氣,所以這樣的話我們建議應該從筒的底部來進行灌入,就避免二次空氣的混入。
一般來說樹脂的脫氣,我們建議的溫度是60度,時間應該一般在20分鐘,甚至盡可能長一點的時間我們來進行脫氣。另外要注意的就是右邊的頭顯示,就是我們這個混合攪拌的話,這個攪拌的漿必須始終處于葉面的底部,這樣就可以避免進一步的混入空氣和氣體。
分析了前面這些原因,怎么樣解決這些問題?很多朋友可能第一想到的就是我們聽說有一種消泡劑,這個可不可以加到里面達到快速脫氣或者把氣體脫干的這種效果?所以我們這里做了一個測試,就是不同的消泡劑到底對脫氣有什么影響。
0.05%、0.1%跟0.15%分別表現(xiàn)消泡劑在里面的分量,最右邊的是不加的。我們看到從剛開始脫氣的過程中間加了消泡劑的脫的很快,表示有一些作用,最右邊的是不加消泡劑的,所以氣泡維持的時間比較長,氣泡的厚度比較高。但是如果我們通過兩三分鐘的過程,最后發(fā)現(xiàn)最后的結(jié)果是什么?就是加了消泡劑跟沒有消泡劑,它們最后的泡沫的厚度是一樣的。所以關(guān)于消泡劑的結(jié)論就是它能夠加快樹脂在生產(chǎn)運行過程中間混入氣體的脫氣,但是對最終的脫氣基本上沒有影響。也就是說我們簡單的認為加消泡劑是不是可以解決這個發(fā)白的問題,結(jié)論是加消泡劑不能解決這個問題。
博匯怎么樣去改善樹脂能夠達到改善白斑的作用?主要從下面四個方面進行了一些工作。這個工作整個耗時大概半年多的時間。首先我們說材料,我們有更高的選擇標準,有自己獨有的選擇指標。生產(chǎn)設(shè)備,我們對脫氣,攪拌、傳輸進行一些改造,工藝進行優(yōu)化,最后的包裝也對這個有影響,進行優(yōu)化提升,這是我們的工作。
博匯的整個樹脂生產(chǎn)流程、工藝,我們是采取一個封閉的形式,全自動控制的過程來實現(xiàn)的。所以從這種情況來說也可以避免人為的一些干擾,避免外面空氣的進一步混入。
看看我們的效果,我們認為在葉片發(fā)白的過程中,樹脂起到了至關(guān)重要的作用。我們現(xiàn)在有兩個實驗,一個實驗是我們在常溫下就是25度,對樹脂進行脫氣的一個比較。這里有一個對比樣,右邊是博匯的3321,左邊是一個對比樣,我們看看在25度下脫氣的話有沒有差別。我們看到差別還是很明顯的,就同樣都是灌注樹脂,但是脫氣泡的能力還是有差別的。這是我們在25度常溫下的一個測試,我們看看下面的一個實驗,就是說前面在25度下脫完以后,再把這個樣品放到40度的溫度下繼續(xù)脫氣,看看它有沒有差別。這個樣品很明顯的看到經(jīng)過25度脫氣以后,氣泡明顯變少,但是這兩個樣品還是有差別的。通過前面幾個實驗得到的結(jié)論就是說灌注樹脂不同,脫氣的效果差異很多,有些關(guān)注樹脂即使在常溫下脫干凈了,在關(guān)注階段我們的模具是加熱的,我們樹脂灌注過程中是放熱的再灌注的過程中也會產(chǎn)生氣泡。
這也就是說為什么很多生產(chǎn)商說:我的透氣層面已經(jīng)做得很好了,為什么后面還會產(chǎn)生氣泡,這就是原因。
我們看看前面是實驗室的結(jié)果,我們看看在葉片廠實際的做葉片的效果。左邊的是我們對比的,這個實驗我們是在同一個廠,同一個時間,同一個車間,同一個模具做的對比,同時做的,也就是說兩個模具同時用博匯的和別人家的。右邊是別人家的,右邊世博匯的,殼體、根部、主梁都做了對比,從效果來看明顯是下面的顏色應該正常一些。
這個實驗我們總共生產(chǎn)了150套不同的葉型,得到了葉片廠和整機廠的肯定,右邊是葉片廠各個部門研發(fā)、工藝、質(zhì)量、生產(chǎn)還有主管領(lǐng)導的批示,也就是說不管是從我們實驗室的結(jié)果還是現(xiàn)在驗證的結(jié)果,都證明博匯這一套整體方案是行之有效的,并且這個項目也得到金風科技2016年創(chuàng)新項目的評比第二名。
廣東博匯作為一個樹脂供應商,為什么對這些有研究?我們是有一個很好的技術(shù)團隊,我列的這些成員是直接參加了這個項目的所有的工作,包括我們這個PPT都是跟這個團隊所有成員都討論過的。有CTP的CEO博士,他有45年的環(huán)氧樹脂及應用從業(yè)經(jīng)驗,還有研發(fā)經(jīng)理Palinsky博士,他有20多年的環(huán)氧樹脂及應用從業(yè)經(jīng)驗。我們世界上有很多專家,有設(shè)計專家、材料專家,但是很少有生產(chǎn)制造方面的專家,就是工藝、現(xiàn)場控制,我要說的第三位就是我們這位專家,Mr.Fred Koch,他現(xiàn)在是咨詢顧問,曾服務于多家歐洲葉片公司,當過生產(chǎn)經(jīng)理、總經(jīng)理,有20多年的現(xiàn)場生產(chǎn)管理制造經(jīng)驗。還有我們下面三位是我們博匯的工程師,直接參與整個的項目驗證。
博匯團隊可以為葉片公司提供什么?博匯是一個樹脂廠,但是不僅限于樹脂,我們可以借助歐洲的經(jīng)驗,讓他們來和我們?nèi)~片廠一道進行葉片的工藝優(yōu)化,降低原材料,提高葉片的整體質(zhì)量,這是我們第一個可以做的。第二個我們海上碳纖維的灌注葉片,我們可以進行全套的工藝技術(shù)指導。我們知道CTP3325這個牌號是世界上第一個成功的應用在碳纖維灌注樹脂2010年開始,到現(xiàn)在已經(jīng)生成了500多支5兆瓦的碳纖維葉片。右邊那個頭是德國的Euros用3325生產(chǎn)的83米的海上葉片,我們可以把歐洲的成熟的經(jīng)驗、技術(shù)、團隊帶到中國和葉片廠一起提高我們的葉片質(zhì)量。
最后我們這個項目得到了金風科技、上海電氣的大力支持與指導,在此表示感謝,謝謝大家?。ǜ鶕?jù)速記發(fā)出,如有錯誤請諒解!)