后緣阻膠海綿在復合材料風電葉片上的應用效果研究

吳彥波，黃有慧，張述強，常軍委

(東方電氣(天津)風電葉片工程有限公司 天津300480)

0 引 言

目前行業內制造的復合材料風電葉片普遍采用PS和SS兩半殼體粘接成型工藝。刮涂于SS殼體上的粘接劑在受到PS殼體擠壓過程中被填充到設計要求的粘接區域。而且，粘接劑還被擠壓出粘接區域兩側，擠出模具翻邊的粘接劑位于非產品區域，殼體脫模后可以切除，但擠壓進產品內部的粘接劑，由于操作的局限性無法清理掉。葉片設計長度越長，后緣多余的粘接劑耗用量越高，該部分粘接劑存在以下問題：設計外的粘接劑用量增加了制造成本；加大葉片的重量，甚至使葉片重量超出設計值；葉片在風場服役過程中，后緣不規則的粘接劑存在脫落現象，導致葉片整機出現事故。

通過在SS殼體后緣粘貼海綿膠條對葉片后緣的粘接寬度進行控制，可阻止粘接劑擠壓進入葉片內部。為此，在 SS殼體后緣最小粘接寬度[1]的內側邊緣粘接海綿膠條，再刮涂粘接劑，合模鎖緊后進行擠壓。本文通過 3種試驗，逐步驗證海綿膠條的阻膠作用，對阻膠效果進行分析和評估。

1 試驗材料

海綿膠條：三元乙丙橡膠材質，寬度 20mm，高度40mm，寬度一側具有自粘膠。

2 試驗方法

2.1 局部擠膠對比試驗

在風電葉片后緣區域隨機均勻選取6段，每段長度 1m，使用對應刮板刮涂粘接劑(與合模時刮涂一致)，每段使用 0.5m 的海綿膠條，另外 0.5m 不使用，合模鎖緊后再打開模具觀察粘接劑擠壓效果。

試驗表明，在同樣條件下，未使用后緣海綿膠條區域粘接劑被隨型壓扁，內外兩側均有擠出；使用海綿膠條的區域無多余的粘接劑擠壓到殼體內側，外側粘接劑明顯偏多(圖1、圖2)。

圖1 SS面擠壓后效果Fig.1 SS shell effect after extrusion

圖2 PS面擠壓后效果Fg.2 PS shell effect after extrusion

2.2 整體擠壓試驗

在1.5MW葉片上后緣區域整體，使用對應的刮板刮涂粘接劑，在距離粘接劑邊緣內側 10mm的位置粘接海綿膠條。合模鎖緊后打開模具，觀察 PS面及SS面粘接劑擠膠情況。

試驗表明，PS側粘接劑內邊緣型線整齊，粘接劑未從 PS側翻過海綿膠條。海綿膠條與 SS殼體整體粘接效果良好，無被粘接劑擠跑現象(圖3、圖4)。

圖3 擠壓前狀態Fig.3 Pre-extrusion state

圖4 SS側粘接劑擠壓后狀態Fig.4 SS shell adhesive after extrusion

2.3 葉片后緣整體試驗

隨機選取1支2.5MW葉片進行整體試驗，即在葉片后緣平板(或翻邊)末端至葉尖區域，全部放置海綿膠條。

試驗表明，海綿膠條整體試驗達到預期效果，從外側觀察型線相對整齊，從內側觀察未發現粘接劑擠出或有微量粘接劑附著在海綿膠條邊緣，說明并未造成缺膠。通過無損檢測確認，粘接寬度符合設計要求，海綿膠條邊緣無氣泡夾雜，無缺膠及空腔等質量問題(圖5—圖8)。

圖5 合模前狀態Fig.5 Pre-bonding state

圖6 脫模后PS側外觀狀態Fig.6 PS side appearance state after demoulding

圖7 脫模后SS側外觀狀態Fig.7 SS appearance state after demoulding

圖8 脫模后內部狀態Fig.8 Internal state after demoulding

3 結 論

后緣阻膠海綿整體試驗效果相對較好，具有以下推廣意義：

①可穩定各葉型后緣大部分粘接區的粘接劑用量，消除由于粘接劑用量多刮與少刮造成的葉片質量及質量矩差異[2]，便于簡化葉片的配重(有助于推行免配重)。

②有助于解決葉片的設計重量與實際重量偏差較大的問題，使葉片的實際重量更趨近于設計要求，避免由于超重造成的疲勞損失[3]。

③后緣海綿膠條能將粘接劑向殼體外側擠出，有助于在不影響粘接質量的前提下，合理減少后緣粘接劑的用量。