不同配比的粘接劑工藝性能對(duì)比研究

陶生金　任拓

摘要：隨著大兆瓦葉片制作的日趨效率化和大兆瓦級(jí)葉片在風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的多元化，對(duì)葉片的生產(chǎn)效率、質(zhì)量要求也越來(lái)越高。在葉片制造行業(yè)中，對(duì)葉片合模粘接的質(zhì)量及葉片在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行前后緣是否容易疲勞開(kāi)裂，很大程度取決于葉片粘接劑的的工藝、力學(xué)性能。本文對(duì)大型風(fēng)機(jī)葉片的粘接劑不同配比下的工藝、力學(xué)性能進(jìn)行了探討，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品運(yùn)用描述了其不同配比的TG值、力學(xué)疲勞性能及工藝性能的對(duì)比研究。本文對(duì)玻璃鋼葉片的粘接劑的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)葉片；粘接劑；疲勞強(qiáng)度；TG值；工藝性能

1引言

近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電在世界的能源總量中所占的比例逐漸提高，風(fēng)電已經(jīng)成為世界上發(fā)展最快、最具有發(fā)展前景的能源開(kāi)發(fā)方式[1]。風(fēng)能是一種可再生能源，不存在常規(guī)能源帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，已經(jīng)被世界各國(guó)普遍關(guān)注和優(yōu)先發(fā)展[2]。我國(guó)風(fēng)能豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大，然而在風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行過(guò)程中，合模區(qū)域粘接劑的開(kāi)裂一直是困擾本行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的一大隱患[3]。風(fēng)機(jī)葉片在合模工序中粘接劑的正確運(yùn)用和涂抹，以及后續(xù)加熱溫度的控制，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片后續(xù)掛機(jī)運(yùn)行有及其深遠(yuǎn)的影響[4]。

風(fēng)機(jī)葉片的工作原理是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片前后緣粘接區(qū)域出現(xiàn)故障，會(huì)產(chǎn)生很大危險(xiǎn)。不僅使得葉片原有的翼型改變，影響風(fēng)電機(jī)組的載荷和出力面對(duì)機(jī)組產(chǎn)生非常大的危害，同時(shí)使得發(fā)電機(jī)效率大打折扣，如果開(kāi)裂區(qū)域延伸甚至可能會(huì)導(dǎo)致葉片斷裂，嚴(yán)重威脅到機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)人員的安全[5]。因此，研究葉片粘接劑的正確配比及力學(xué)疲勞性能具有重大的意義。

2風(fēng)機(jī)葉片不同配比粘接劑的工藝、性能實(shí)驗(yàn)

2.1不同配比粘接劑的TG值測(cè)試

使用不同配比的固化劑與主劑進(jìn)行調(diào)和，按工藝要求加熱75℃ 6小時(shí)固化后，進(jìn)行TG值測(cè)試。

從以上工藝測(cè)試結(jié)果可知，在同等工藝條件下，粘接劑的固化劑含量越低其測(cè)試TG值的起點(diǎn)、中點(diǎn)、拐點(diǎn)都相對(duì)梯形下降，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的偏低，會(huì)產(chǎn)生很大隱患。不僅使得葉片原有計(jì)算的力學(xué)強(qiáng)度不足，會(huì)嚴(yán)重限制風(fēng)電機(jī)組的擺震，還使得受力面承壓強(qiáng)度大幅降低，對(duì)機(jī)組產(chǎn)生非常大的隱患，同時(shí)使得發(fā)電機(jī)效率大打折扣，且更容易開(kāi)裂的粘接區(qū)域還會(huì)威脅到機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)人員的安全。

2.2不同配比粘接劑的拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)試

力學(xué)性能中的拉剪切強(qiáng)度測(cè)試，采用是國(guó)內(nèi)采用的最普遍的測(cè)試方法：

從以上工藝測(cè)試結(jié)果可知，在同等測(cè)試條件下，粘接劑的固化劑含量越低其力學(xué)測(cè)試的拉伸剪切強(qiáng)度，無(wú)論疲勞前還是疲勞后都是相對(duì)梯形下降的。剪切強(qiáng)度的易于疲勞，會(huì)導(dǎo)致葉片運(yùn)行的應(yīng)力幅（MPa）急劇減小，

風(fēng)機(jī)葉片的可循環(huán)次數(shù)也大幅降低，低疲勞運(yùn)行極易引發(fā)粘接區(qū)域的疲勞磨損、疲勞開(kāi)裂，低疲勞的葉片粘接結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，并威脅到機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)人員的安全。

3 結(jié)論

3.1粘接劑的不同程度配比對(duì)葉片粘接性能存在不同程度的影響。正確配比的粘接劑的具有良好的耐磨性、耐候性和耐疲勞性能，力學(xué)結(jié)構(gòu)不易改變，有利于風(fēng)機(jī)葉片的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 在正常配比以外，在同等工藝條件下，粘接劑的固化劑含量越低其TG值的起點(diǎn)、中點(diǎn)、拐點(diǎn)都相對(duì)梯形下降，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度偏低。

3.3 在正常配比以外，在同等工藝條件下，粘接劑的固化劑含量越低其力學(xué)測(cè)試的拉伸剪切強(qiáng)度，無(wú)論疲勞前還是疲勞后都是相對(duì)梯形下降的。

參考文獻(xiàn)

[1]張國(guó)偉，龔光彩，吳治. 風(fēng)能利用的現(xiàn)狀及展望[J]. 節(jié)能技術(shù)，2007，01：71-76.

[2]鄭崇偉，潘靜. 粘接劑測(cè)試評(píng)估及等級(jí)劃分[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2012，03：364-371.

[3]申寬育. 中國(guó)的風(fēng)能資源與風(fēng)力發(fā)電[J]. 西北水電，2010，01：76-81.

[4]曾海勇. 應(yīng)力疲勞化及損傷對(duì)風(fēng)機(jī)葉片模態(tài)參數(shù)影響研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

[5]陳海萍. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)三風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)效應(yīng)與動(dòng)力學(xué)分析[D].新疆大學(xué)，2010.

[6] 顧從進(jìn)，楊益鋒，黃凱健，劉培文. 新型風(fēng)機(jī)葉片粘接工藝《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》， 2012（32）：102-102 [J].

[7]范毅，丁彰雄，張?jiān)魄? 納米WC/12Co粘接劑在軸流式引風(fēng)機(jī)葉片防磨上的研究[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2006，03：135-139.

[8]孫玉敏，段躍新，李丹，梁志勇，張佐光. 風(fēng)機(jī)葉片RTM工藝模擬分析及其優(yōu)化[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2005，04：23-29.

[9]閆磊. 基于UG的風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)與分析[D].華北電力大學(xué)，2013.

[10] 于劍昆. 加快風(fēng)機(jī)葉片粘接的新產(chǎn)品.《化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料》， 2013（6）：92-92

作者簡(jiǎn)介：

陶生金（1982-），男，江蘇連云港人，本科，工程師。研究方向：主要從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片設(shè)計(jì)研發(fā)工作

任拓（1987-），男，江蘇連云港人，本科，助理工程師。研究方向：主要從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片設(shè)計(jì)研發(fā)工作