等离子处理巨型的风力发电机叶片– 高效率,自动化,可再现

风电系统将风的动能直接转化为电能。在多风的地方,风电系统为能源生产作出了重大贡献。除了结构形状,这种风电系统的效率还取决于其大小。目前的风电系统,一般发电能力不高于10兆瓦,叶片长度不超过90米。

制造和建设一个风力发电系统所需的技术,在许多方面类似于飞机制造。横截面和机械稳定性,以及叶片轮廓周围的空气气流,都采用飞机机翼的设计。在叶尖位置的叶片的圆周速度特别快,会对材料产生极端的应力——就像飞机飞行时超音速的空气扰动,或是机翼结冰等产生的影响。

制造风力发电机叶片的特殊要求:

  • 轻质材料
  • 高强度结构
  • 无湍流的光滑表面
  • 高表面质量和稳定性

满足上述要求的唯一方法,就是使用GRP(玻璃纤维增强塑料)和CRP(碳纤维增强塑料)材料。和飞机制造业类似,常压等离子体处理工艺在这个领域也提供了特别有效的制程解决方案。


Openair-Plasma®等离子工艺对风力发电机叶片制造的有效帮助:

  • 纤维预处理
  • 层压
  • 半壳体粘接
  • 部件制造中的表面处理(表面精加工)

风能发电机风轮叶片的涂装:等离子活化后CRP材料上牢固的涂层附着

通常用于CRP转子叶片预处理的技术,是机械打磨和使用溶剂进行清洁。这样获得的表面效果不够均匀,对环境有害,而且非常耗费人力。

一般而言,CRP组件的纤维和纤维基质之间存在着不同的热传导率。使用高温(如火焰或激光处理),可能破坏这种复合材料的表面特性。

有了 Openair-Plasma® 技术,即使对大型的组件进行等离子处理也不成问题。这样,就为生产风力涡轮机使用的CRP转子叶片开辟了新的可能性。

经过 Openair-Plasma® 处理,特别是使用等离子喷嘴 RD2005 进行的处理,可以在不加热的前提下实现均匀的表面活化。这样产生的效果是使涂料的附着力得到改善,涂料流平更均匀,从而降低转子叶片的摩擦损耗并提高系统的运行效率。

PT-Release® 等离子涂装:无需脱模剂的纤维复合材料部件脱模(CRP 和 GRP)

常用的工艺模式是半壳模压的方法制造CRP和 GRP复合结构的转子叶片。把模具涂上脱模剂是必须的,只有这样,制造完成的部分才能够从模具上取下。传统做法是使用化工脱模剂,而化工脱模剂在每次脱模之后都要重新喷涂。脱模过程中,这种脱模剂会留在叶片上。这样的脱模剂残留必须在下一步喷涂工作开始之前完全清除掉。

Plasmatreat 公司开发了一种简单高效的解决方案,无需化学脱模剂即可可靠地脱模 CRP 和 GRP 部件:PT-Release 工艺,它用在涂装等离子聚合物的 Openair-Plasma®工艺中。

 

使用PT-Release® 工艺对CRP和GRP复合材料加工过程中的脱模

  • 在施加材料层之前,由机械手通过 PlasmaPlus® 工艺对模具进行涂覆
  • 在涂层涂覆时控制涂层厚度的均匀度
  • 功能强度:目前一层等离子涂层即可完成大约 50 次脱模
  • 在脱模后和喷漆前,残留的脱模剂可通过 Openair® 等离子清洗处理被彻底分解和去除

风轮叶片的Plasmaplus® 功能涂层:防腐蚀,更佳空气动力性能,更大的发电能力

在飞机上,机翼表面和机身上的空气摩擦决定了飞机的效率;与飞机一样,空气动力学定律同样也适用于风能系统中风轮叶片的效率。微结构化以及采用高疏水性且带纹理的表面,可以降低摩擦阻力。这方面的一个典型例子是海豚在水中游动时的情况(海豚皮肤)。

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