风电叶片制造工艺的自动化发展综述

郭灏

摘 要 风电叶片作为风力发电机组中重要的组成部件，叶片对风能的利用率决定着风电机组发电效率的高低，从而也影响到风电场的发电总量以及经济效益。随着我国经济的快速发展，我国对能源的需求也越来越大，而我国具有丰富的风能资源，如果加以适当的利用，会对社会经济效益产生极大的提升作用，随着风电场的不断建设，风电叶片行业也得到了快速的发展，社会在不断朝着信息化的方向发展，风电叶片行业的发展方向也迈向自动化。本文分析了风电叶片行业进行产品生产制造的现状，对制造风电叶片的相关制造工艺和技术的自动化发展提出了相应的解决思路。

关键词 风电叶片;制造工艺;自动化

随着我国不断加大对于风能资源的利用，风电场的建设也加快了步伐，市场对于风电叶片的需求量也在不断增长。目前的实际情况中，对于风电叶片的生产制造，相关行业仍然采取的是劳动密集型作业，在制造的过程中依然采用传统的人工操作的方式，极大地降低了风电叶片生产的效率，同时也没有减少相应的生产成本。随着“中国制造2025”战略在实际生产过程中不断深入的推进，对风电叶片的制造工艺进行改进，使用效率更高的自动化制造设备，提高风电叶片的生产效率，降低风电叶片的生产成本成为行业界的共识。

1 风电叶片行业目前的生产制造现状

对于风电叶片的生产制造来说，其可以分为模铸成型和修型涂装两大工序，在风电叶片的制造过程中，模具、行车叉车、加热器以及喷涂机等设备都是起到辅助制造的作用，对于能够直接进行风电叶片生产的自动化装备，相关风电叶片行业基本没有配套的设施。在风电叶片领域，其重要的叶片涂装技术，已经在汽车制造行业率先实现了自动化，在飞行器制造行业中，自动层铺和自动倒运流转等技术也开始应用，根据风电叶片制造的工艺特点，将这些成熟的技术进行二次融合就可以进行风电叶片的自动化生产。

风电叶片的自动化生产自然离不开相应的硬件和信息技术的支持，将相应的硬件设备和信息系统进行有机的结合，从而打造出风电叶片的自动化生产线。对于风电叶片的硬件部分，在风电叶片的制造全过程中，自动流转倒运始终贯穿;对于风电叶片的软件部分，相关工作人员通过使用生产车间对应的管理系统进行操作，就可以轻松地统筹、调度生产车间所有的事物，并对各生产设备的运行数据和其他相关数据进行及时的收集，智能化水平较高的控制系统还能够对相关数据进行分析，并根据分析结果进行最优的调整，从而实现企业生产效益的最大化[1]。

2 风电叶片制造工艺的自动化发展策略

2.1 风电叶片生产自动流转倒运

风电叶片在生产的过程中，其生产线属于T型生产线布局，风电叶片在加工的过程中的流转是呈线形的，在整个风电叶片的生产过程中，叶片自动流转倒运始终发挥作用，在风电叶片自动化生产线上，其是不可缺少的部分。风电叶片一般都具有较大的叶片尺寸，通过使用相应的设备，工作人员可以在车间轨道上对其进行控制输送，从而在产品的生产过程中实现自动倒运流转功能。

（1）生产过程中进行装备作业的相关运行轨道系统。在对风电叶片进行成型生产的车间，进行装配作业时使用到的自动化运行轨道，都相应的配备在了每一套模具的两侧，在这个轨道上通过利用相应的控制软件，自动胶衣涂刷、自动铺布以及自动灌注等功能能够自动的实现。在对风电叶片进行型修的时候，需要布置供喷漆机器人运行的轨道，其他相关的设备能够在该轨道上对风电叶片进行叶片型修。

（2）产品和部件流转的自动倒运系统。在风电叶片生产的不同工位间，要根据实际情况布置相应的自动倒运系统，比如用于大梁腹板和叶片周转倒运的系统，该系统能够根据相应的生产工序，自动将相应的部件和成品输送到下一个工位间，实现生产过程中部件或产品的自动流转。

（3）输送原材料的自动输配系统。在风电叶片的生产过程中，位于仓库的原材料需要运送到相应的生产线和工位间，这时候就需要建立相应的自动输配系统，该系统能够根据每道工序所需要的原材料的量进行相应的输配，从而实现物料配送的自动化。

2.2 壳体成型自动化生产线

（1）实现自动交易喷涂以及自动铺布功能。对于风电叶片的大梁腹板进行层铺灌注的时候，自动交易喷涂和自动铺布功能都集中在同一个设备上，该设备能够通过相应的数据和定位传感器实现自动操作功能。自动铺设的实现有两种方式，一种是自动铺布机使用玻纤布通过相应的程序，往复作业来完成整个叶片的铺设;另一种是使用按照相关要求提前裁好的玻纤布，每一块裁片经过自动铺布机识别后，能够被控制铺放到相对应的位置上，经过同样的程序处理后，整个铺布过程就能实现自动化的完成。

（2）在线灌注和在线涂胶。在风电叶片生产过程中，叶片成型阶段需要进行真空导注，在线灌注机融合了树脂自动上料、自动脱泡等多种功能，其能够连接预埋在模具上的树脂输送管路，在风电叶片成型的过程中实现自动化导注。在线灌注机能够根据相应的灌注程序，有顺序的完成整个风电叶片的真空灌注工作。在进行风电叶片合模的阶段，在线涂胶合模机能够很好地實现风电叶片合模涂胶的自动化，其能够根据相应的程序完成黏接剂的相应过程。在涂胶过程结束后，通过智能控制系统的指挥控制，得到的模具能够进行自动翻转、锁模等过程，整个叶片合模的过程就实现了自动化。

（3）吊装大梁腹板以及实现定位自动化。在大梁腹板生产完毕后，可以使用一体化的吊具对其进行准确的吊装，使大梁腹板与相对应的壳体主模具进行结合。吊具能够对产品实现自动抓放，完成吊点的自动调节和复核过程，利用其具备的智能控制系统，能够对吊具的运行状态和工作轨迹进行实时的显示[2]。

3 结束语

进入21世纪以来，随着能源消耗量的持续增加，风能作为一种可再生的清洁能源，成为世界各国重点关注的新能源，全球风电产业也得到了迅速的发展。风电叶片作为风力发电中重要的部件，提高风电叶片的生产效率成为风电叶片行业重点关注的问题。传统的风电叶片生产技术和生产设备相对落后，为降低风电叶片的生产成本，提高风电叶片的生产质量，就需要对相关设备和制造工艺进行改进，实现制造工艺的自动化，加快风电叶片行业的发展，这也是风电叶片行业未来的发展趋势。

参考文献

[1] 李奎，程朗，印厚飞.风电叶片制造机械化及自动化[J].现代工业经济和信息化，2018，8（15）：29-31.

[2] 徐宇，廖猜猜，张淑丽，等.大型风电叶片设计制造技术发展趋势[J].中国科学：物理学、力学、天文学，2016，46（12）：8-17.