風電葉片制造工藝的自動化發展綜述

郭灝

摘 要 風電葉片作為風力發電機組中重要的組成部件，葉片對風能的利用率決定著風電機組發電效率的高低，從而也影響到風電場的發電總量以及經濟效益。隨著我國經濟的快速發展，我國對能源的需求也越來越大，而我國具有豐富的風能資源，如果加以適當的利用，會對社會經濟效益產生極大的提升作用，隨著風電場的不斷建設，風電葉片行業也得到了快速的發展，社會在不斷朝著信息化的方向發展，風電葉片行業的發展方向也邁向自動化。本文分析了風電葉片行業進行產品生產制造的現狀，對制造風電葉片的相關制造工藝和技術的自動化發展提出了相應的解決思路。

關鍵詞 風電葉片;制造工藝;自動化

隨著我國不斷加大對于風能資源的利用，風電場的建設也加快了步伐，市場對于風電葉片的需求量也在不斷增長。目前的實際情況中，對于風電葉片的生產制造，相關行業仍然采取的是勞動密集型作業，在制造的過程中依然采用傳統的人工操作的方式，極大地降低了風電葉片生產的效率，同時也沒有減少相應的生產成本。隨著“中國制造2025”戰略在實際生產過程中不斷深入的推進，對風電葉片的制造工藝進行改進，使用效率更高的自動化制造設備，提高風電葉片的生產效率，降低風電葉片的生產成本成為行業界的共識。

1 風電葉片行業目前的生產制造現狀

對于風電葉片的生產制造來說，其可以分為模鑄成型和修型涂裝兩大工序，在風電葉片的制造過程中，模具、行車叉車、加熱器以及噴涂機等設備都是起到輔助制造的作用，對于能夠直接進行風電葉片生產的自動化裝備，相關風電葉片行業基本沒有配套的設施。在風電葉片領域，其重要的葉片涂裝技術，已經在汽車制造行業率先實現了自動化，在飛行器制造行業中，自動層鋪和自動倒運流轉等技術也開始應用，根據風電葉片制造的工藝特點，將這些成熟的技術進行二次融合就可以進行風電葉片的自動化生產。

風電葉片的自動化生產自然離不開相應的硬件和信息技術的支持，將相應的硬件設備和信息系統進行有機的結合，從而打造出風電葉片的自動化生產線。對于風電葉片的硬件部分，在風電葉片的制造全過程中，自動流轉倒運始終貫穿;對于風電葉片的軟件部分，相關工作人員通過使用生產車間對應的管理系統進行操作，就可以輕松地統籌、調度生產車間所有的事物，并對各生產設備的運行數據和其他相關數據進行及時的收集，智能化水平較高的控制系統還能夠對相關數據進行分析，并根據分析結果進行最優的調整，從而實現企業生產效益的最大化[1]。

2 風電葉片制造工藝的自動化發展策略

2.1 風電葉片生產自動流轉倒運

風電葉片在生產的過程中，其生產線屬于T型生產線布局，風電葉片在加工的過程中的流轉是呈線形的，在整個風電葉片的生產過程中，葉片自動流轉倒運始終發揮作用，在風電葉片自動化生產線上，其是不可缺少的部分。風電葉片一般都具有較大的葉片尺寸，通過使用相應的設備，工作人員可以在車間軌道上對其進行控制輸送，從而在產品的生產過程中實現自動倒運流轉功能。

（1）生產過程中進行裝備作業的相關運行軌道系統。在對風電葉片進行成型生產的車間，進行裝配作業時使用到的自動化運行軌道，都相應的配備在了每一套模具的兩側，在這個軌道上通過利用相應的控制軟件，自動膠衣涂刷、自動鋪布以及自動灌注等功能能夠自動的實現。在對風電葉片進行型修的時候，需要布置供噴漆機器人運行的軌道，其他相關的設備能夠在該軌道上對風電葉片進行葉片型修。

（2）產品和部件流轉的自動倒運系統。在風電葉片生產的不同工位間，要根據實際情況布置相應的自動倒運系統，比如用于大梁腹板和葉片周轉倒運的系統，該系統能夠根據相應的生產工序，自動將相應的部件和成品輸送到下一個工位間，實現生產過程中部件或產品的自動流轉。

（3）輸送原材料的自動輸配系統。在風電葉片的生產過程中，位于倉庫的原材料需要運送到相應的生產線和工位間，這時候就需要建立相應的自動輸配系統，該系統能夠根據每道工序所需要的原材料的量進行相應的輸配，從而實現物料配送的自動化。

2.2 殼體成型自動化生產線

（1）實現自動交易噴涂以及自動鋪布功能。對于風電葉片的大梁腹板進行層鋪灌注的時候，自動交易噴涂和自動鋪布功能都集中在同一個設備上，該設備能夠通過相應的數據和定位傳感器實現自動操作功能。自動鋪設的實現有兩種方式，一種是自動鋪布機使用玻纖布通過相應的程序，往復作業來完成整個葉片的鋪設;另一種是使用按照相關要求提前裁好的玻纖布，每一塊裁片經過自動鋪布機識別后，能夠被控制鋪放到相對應的位置上，經過同樣的程序處理后，整個鋪布過程就能實現自動化的完成。

（2）在線灌注和在線涂膠。在風電葉片生產過程中，葉片成型階段需要進行真空導注，在線灌注機融合了樹脂自動上料、自動脫泡等多種功能，其能夠連接預埋在模具上的樹脂輸送管路，在風電葉片成型的過程中實現自動化導注。在線灌注機能夠根據相應的灌注程序，有順序的完成整個風電葉片的真空灌注工作。在進行風電葉片合模的階段，在線涂膠合模機能夠很好地實現風電葉片合模涂膠的自動化，其能夠根據相應的程序完成黏接劑的相應過程。在涂膠過程結束后，通過智能控制系統的指揮控制，得到的模具能夠進行自動翻轉、鎖模等過程，整個葉片合模的過程就實現了自動化。

（3）吊裝大梁腹板以及實現定位自動化。在大梁腹板生產完畢后，可以使用一體化的吊具對其進行準確的吊裝，使大梁腹板與相對應的殼體主模具進行結合。吊具能夠對產品實現自動抓放，完成吊點的自動調節和復核過程，利用其具備的智能控制系統，能夠對吊具的運行狀態和工作軌跡進行實時的顯示[2]。

3 結束語

進入21世紀以來，隨著能源消耗量的持續增加，風能作為一種可再生的清潔能源，成為世界各國重點關注的新能源，全球風電產業也得到了迅速的發展。風電葉片作為風力發電中重要的部件，提高風電葉片的生產效率成為風電葉片行業重點關注的問題。傳統的風電葉片生產技術和生產設備相對落后，為降低風電葉片的生產成本，提高風電葉片的生產質量，就需要對相關設備和制造工藝進行改進，實現制造工藝的自動化，加快風電葉片行業的發展，這也是風電葉片行業未來的發展趨勢。

參考文獻

[1] 李奎，程朗，印厚飛.風電葉片制造機械化及自動化[J].現代工業經濟和信息化，2018，8（15）：29-31.

[2] 徐宇，廖猜猜，張淑麗，等.大型風電葉片設計制造技術發展趨勢[J].中國科學：物理學、力學、天文學，2016，46（12）：8-17.