风电叶片制造设备的设计与开发
● 项目名称:风电叶片制造设备的设计与开发
● 项目简介:
1. 项目概述
风力发电将成为我国未来发展速度最快的新能源产业之一。按照国家规划,未来15年风电设备市场份额将高达2100亿元。风力机叶片作为风力发电机中最关键的部件之一,达到整机价值的20%左右。据预测,“十一五”期间,我国仅1.5兆瓦风力机叶片需求量将达8000套。由于风电机组大型化,技术难度不断提高,大型风电机组叶片对设计与制造技术提出了更高的要求,而制造设备的设计与开发将是前提和关键。
风电叶片制造设备是高度机电液一体化的集成设备,要求具有很好的尺寸精度、位置精度和执行精度,同时,由于风电叶片是附加值较高的高技术产品,对制造设备运行过程中的安全性和稳定性提出了更高的要求。然而,目前叶片制造设备效率低、精度差,例如叶片上下模具的翻转、顶升作业均需用大型起重机吊装,操作繁琐,迫切需要自动化程度高的模具翻转设备。
南京工业大学车辆与工程机械研究所近年来一直致力于风电叶片制造设备的设计与开发,成功开发了风电叶片模具和模具翻转设备等产品。所设计的模具结构合理,通过轻量化设计有效节约了制造成本,通过有限元分析,优化了结构的强度与刚度。所设计的模具翻转设备可实现上下模具的自动开合、顶升与夹紧,其结构新颖,采用机电液一体化技术,实现了全自动化作业,作业精度高,可遥控操作,使用方便,通过PLC与变频控制等技术,解决了翻转过程中翻转角度的同步控制和系统的安全保护。风电叶片制造设备的成功研制,较大幅度地提高了我国风电叶片的制造水平。
2. 技术优势
特点:①机电液一体化程度高,可全自动化作业;②结构新颖,具有创新性;③可遥控操作,使用方便;④采用了结构优化设计和有限元分析方法,结构合理,性能先进;⑤采用冗余设计等技术,具有可靠的安全保护系统。
技术指标:①翻转角度同步误差小于1~2°;②上下模具的合模精度小于±5mm。
3. 技术水平
达到国内领先水平,部分技术指标达到国际先进水平
● 项目成熟度:
样机试制
● 投资及效益分析: 
投资规模:500万元
设备需求:常规机加工、焊接设备; 按每年模具5套、模具翻转设备20套计算,可实现年销售额2000万元,利润率约20%
● 合作方式:
技术转让
● 附件: 

说明:风电叶片模具翻转系统用于风电叶片的制造。MW级风电叶片的长度一般在40~50米左右。其制造的模具由两个半模组成,一个半模为下模(固定),另一个半模为上模(旋转),在两个半模中各制作半个叶片,翻转系统的功能是使带有半叶片的上模绕设定的中心旋转180度,使两半叶片的结合面平行相对,然后上模作垂直下降运动,使两叶片贴紧粘合。在粘接剂固化后,上模垂直升起,然后反向旋转180度后返回原位。
流体动压型机械密封属非接触式密封,密封面被一层微米级的流体膜隔开,适用于高压、高速和润滑性差的介质(气体、沸腾液体、低温液体等)。
本项目开发了考虑流体、固体、热三者耦合效应的密封端面的改形设计方法,对密封端面动压槽的几何参数进行优化设计,削弱了流体膜的摩擦热对密封性能的影响,提高了密封性能。





 

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