機(jī)艙罩與導(dǎo)流罩的分片設(shè)計(jì)

高新陽 ，李艷杰

(1.身份證號(hào)：370722197811143518，山東 德州 253034； 2.山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034)

0 引言

市場上風(fēng)電渦輪機(jī)功率越來越大，陸上主流機(jī)型已由2MW系列升級(jí)到了3MW、4MW系列，個(gè)別引領(lǐng)企業(yè)已有6MW系列安裝試運(yùn)行。海上機(jī)型已由5MW系列升級(jí)到8MW系列，國外先進(jìn)主機(jī)廠已經(jīng)做到了10 MW、12MW系列的批量交付。對(duì)于大兆瓦風(fēng)電機(jī)組而言，其對(duì)應(yīng)的主機(jī)架、發(fā)電機(jī)組、減速機(jī)等部件外形尺寸也越來越大，因而使用的防護(hù)外殼即機(jī)艙罩及導(dǎo)流罩產(chǎn)品外廓尺寸也越來越大，對(duì)生產(chǎn)操作效率的影響增大。普通的陸上2MW系列機(jī)艙罩產(chǎn)品，其外殼尺寸長度大部分為11 m左右，寬度4 m左右，高度3.8 m左右。海上5MW系列機(jī)艙罩產(chǎn)品，其外殼尺寸長度大部分為13 m左右，寬度4.5 m以上，甚至達(dá)6 m多，高度4 m左右，個(gè)別機(jī)型6 m高。由于外殼尺寸超大，對(duì)外殼產(chǎn)品的生產(chǎn)制作及運(yùn)輸都提出了較高要求。風(fēng)機(jī)主廠區(qū)往往建在靠近風(fēng)場或靠近港口的地方，便于主機(jī)運(yùn)輸發(fā)運(yùn)，其地理位置較偏遠(yuǎn)，如果靠近風(fēng)機(jī)主廠區(qū)來配套生產(chǎn)，理論上是最好的，但風(fēng)機(jī)外殼絕大多數(shù)為玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)品，對(duì)制作環(huán)境及作業(yè)人員的素質(zhì)要求較高，同時(shí)因遠(yuǎn)離材料供應(yīng)商，對(duì)供應(yīng)鏈管理及質(zhì)量控制提出了很高要求。考慮到環(huán)保及市場風(fēng)險(xiǎn)等因素，盲目建廠將造成人力及資源的浪費(fèi)，如果產(chǎn)品做成分片式，既降低了生產(chǎn)難度，又便于組織批量生產(chǎn)，可提高成型質(zhì)量，運(yùn)輸方式及運(yùn)輸數(shù)量都有更多的選擇，可以在遠(yuǎn)離主機(jī)廠的地方生產(chǎn)，降低異地建廠及管理成本。

1 機(jī)艙罩和導(dǎo)流罩分片原則

機(jī)艙罩和導(dǎo)流罩的設(shè)計(jì)原則主要考慮以下幾點(diǎn)：根據(jù)具體規(guī)劃項(xiàng)目及生產(chǎn)需求來確定分片的大體思路，如地理位置、廠區(qū)規(guī)劃、人員素質(zhì)等。根據(jù)成型工藝(真空袋工藝或RTM工藝)及批量大小來確定產(chǎn)品分片，以保證產(chǎn)品制作的工藝性，并兼顧生產(chǎn)效率的優(yōu)質(zhì)高效。根據(jù)具體的運(yùn)輸要求來進(jìn)一步確定分片尺寸。根據(jù)外形及產(chǎn)品美觀要求，確定具體的分片設(shè)計(jì)。

2 分片設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

分片設(shè)計(jì)過程中，需要注意片與片之間的連接密封方式，根據(jù)位置不同選擇合適的連接密封方式，如采用密封膠或密封條，或兩者皆使用。剛性增強(qiáng)方式，采用折邊法蘭或內(nèi)部增加加強(qiáng)筋或采用泡沫三明治結(jié)構(gòu)。要綜合考慮裝配工藝性及可維護(hù)性、運(yùn)輸?shù)姆奖阈约斑\(yùn)輸數(shù)量，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及主廠已有的管理作業(yè)方式來選擇，如果是新的組裝基地，其選擇的靈活度會(huì)高很多，受到的約束較少。

3 分片前后產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)比分析

3.1 原產(chǎn)品設(shè)計(jì)

原產(chǎn)品設(shè)計(jì)為3片式，如圖1所示，圖2為組裝圖。

說明：1.左底板；2.右底板；3.上頂板。圖1 3片式分片圖Fig.1 3-part drawing

圖2 3片式組裝圖Fig.2 3-part assembly drawing

整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)如下。優(yōu)點(diǎn)：主機(jī)廠裝配簡單，裝配任務(wù)少，易于裝配，生產(chǎn)效率較高。缺點(diǎn)：所用模具結(jié)構(gòu)只能為組合式。產(chǎn)品外表結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，產(chǎn)品的鋪層及成型難度較大，后期需要的修補(bǔ)量較多，既影響外觀質(zhì)量又增加了生產(chǎn)成本。產(chǎn)品存放需要空間較大，需要較大的堆場。由于外形尺寸較大，屬于超限產(chǎn)品，對(duì)運(yùn)輸及產(chǎn)品防護(hù)要求較高，運(yùn)輸成本較高。

3.2 分片后新產(chǎn)品設(shè)計(jì)

分片后的結(jié)構(gòu)如圖3所示。原機(jī)艙罩分成8片，分片后組裝如圖4所示。

說明：1.左底板；2.右底板；3.左側(cè)墻；4.右側(cè)墻；5.頂板1；6.頂板2；7.頂板3；8.后尾板。圖3 8片式分片圖Fig.3 8-part drawing

圖4 8片式組裝圖Fig.4 8-part assembly drawing

產(chǎn)品分片后的優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品變小，模具制作、鋪層及成型難度降低，成型后產(chǎn)品質(zhì)量好，維修量減少。產(chǎn)品存放難度降低，空間利用率較大。新結(jié)構(gòu)降低了運(yùn)輸要求，可以多套運(yùn)輸，且運(yùn)輸方式多樣，運(yùn)輸成本較現(xiàn)有方式降低很多。

產(chǎn)品分片后的缺點(diǎn)：新結(jié)構(gòu)分片后，增加了分片組裝任務(wù)，對(duì)裝配組織和管理提出較高要求，組裝成本提高。

4 結(jié)語

考慮到風(fēng)電產(chǎn)品一般安裝到偏遠(yuǎn)風(fēng)大地區(qū)，為減少運(yùn)輸成本及難度，主機(jī)廠一般都在接近風(fēng)場的地方建立組裝廠，而機(jī)艙罩及導(dǎo)流罩配套商如果也用類似的模式建廠及管理，生產(chǎn)成本非常高，且復(fù)合材料的生產(chǎn)對(duì)人員素質(zhì)、技能及環(huán)境要求很高。隨著主機(jī)廠的分散布局及全球化發(fā)展，機(jī)艙罩及導(dǎo)流罩供應(yīng)商也需要提供相關(guān)產(chǎn)品，滿足主機(jī)廠的要求。為保證質(zhì)量統(tǒng)一及后期維護(hù)的簡化，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分片考慮，以滿足主機(jī)廠多樣化及多區(qū)域化的需求。