玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法
2023-04-30 11:09:16
玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法
【專利摘要】玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法。風力發電機是一種將風能轉化為電能的裝置，主要分為水平軸風力機和垂直軸風力機這兩大類。一種玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，本方法為兩點吊秤法包括五個步驟，第一步測量出葉片的稱重點位置，第二步初稱，第三步excel配重數據計算，第四步配重，第五步復稱檢驗。本發明用於玻璃鋼風力發電機葉片。
【專利說明】玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法。
[0002]【背景技術】:
風力發電機是一種將風能轉化為電能的裝置，主要分為水平軸風力機和垂直軸風力機這兩大類。水平軸風力機是當今普遍應用非常廣泛的機型，是風能利用的主要形式。一些中小型風力機及其兆瓦級的風力機為了運行平穩多選用三葉片結構，即一個葉輪安裝3隻葉片，這三隻葉片圍繞輪轂中心呈對稱分布。
[0003]葉片是風力機主要構成部分，當今94%以上的葉片都採用玻璃鋼複合材料，質量輕、耐腐蝕、抗疲勞。葉片的技術含量高，屬風力機的關鍵部件，大型風力機的葉片往往由專業廠家製造。輪轂的作用是連接葉片和低速軸，要求能承受大的、複雜的載荷。葉片和輪轂一起組成葉輪，葉輪的作用就是將風能轉化為機械能，由發電機將機械能轉化為電能。對於三葉形的葉輪，在做旋轉運動時，三隻葉片的質量及其相對輪轂中心的力矩均必須保證平衡，否則危害是很大的。
[0004]葉片的不平衡是由葉輪的「重心」和旋轉中心不同造成的。不平衡會增加風力機組的振動幅值。根據國內有些風機廠商的信息表明，約有20%的風力發電機有不平衡導致的運轉振動大的現象。這些不平衡導致風力發電機難以啟動或經常自動關掉。為了延長風力機的使用壽命，使其振動應儘可能低，就必須對葉片進行配平衡。
[0005]國內的葉片生產商基本都會對出廠的葉片進行配平衡工序。幾乎每個廠商的配平衡工藝都是不同的，或多或少存在一些差異。有的廠家使用吊秤法稱重，雖然操作方便，但是某些細節方面不注意控制精度，例如吊點位置，導致配平衡錯誤。有些廠家使用地磅法，雖然能杜絕很多操作上帶來的誤差，但是所要求的工作區域大，不夠靈活，也增加了葉片周轉的成本。還有些廠家所用配重材料和配重工藝不合格，導致葉片的配重塊在風機運轉後受離心力的作用出現脫落，砸損葉片，這些都會造成巨大損失。對於葉片生產商來說，一種好的配平衡工藝，必須保證操作方便，配重精準，成本低廉。
[0006]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種操作方便，配重精準，成本低廉的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法。
[0007]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，本方法為兩點吊秤法包括五個步驟，第一步測量出葉片的稱重點位置，第二步初稱，第三步excel配重數據計算，第四步配重，第五步復稱檢驗。
[0008]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第一步測量出葉片的稱重點位置，使用吊帶和工裝將葉片兩點吊起來，讀出兩點處吊秤的示數；第一點為距離葉根1.17m處,第二點為距離葉根30.5m處,第一點與第二點的位置公差為±0.005m ;在稱重之前，以葉根為零點，使用紅外測距儀測量第一點和第二點的位置，並在葉片身上做好相應的
T 己 O[0009]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第二步初稱是在第一點處裝好吊帶，在第二點處裝好葉尖稱重工裝和吊帶；開動行車，吊起葉片；調整吊點高度，使用吊墜驗證葉根環的端面使其處於豎直狀態，合格後，讀出兩個吊秤的示數；然後保持葉根吊點不動，葉尖吊點向後分別移動0.03m,在稱取葉片質量，共稱取3次，取3次的平均值，稱重前，吊秤去皮歸零。
[0010]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第三步excel配重數據計算是挑取三隻重量接近的葉片，將其重量數據輸入到設置完成的excel配重計算表中，對3隻葉片進行配重計算，得出配重數據。
[0011]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第四步配重，準備好鉛塊、鉛粒、環氧手糊樹脂及手糊固化劑、玻璃纖維布、膠粘劑及其固化劑、配重材料；按照配重數據，配置好相同重量的材料，將環氧樹脂用手糊到配重點；手糊前，將粘接表面打磨粗糙；配重點為兩點，一點為葉片設計重心位置，另一點為距葉根42.73m處配重腔位置。
[0012]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第五步復稱檢驗，按照第二步的順序重新稱取配好的三隻葉片，將其結果輸入到excel配重計算表中，確認這三隻葉片的配重公差是否合格，三隻葉片重量偏差為±0.5 %，三隻葉片力距偏差為±0.1 % ;若不合格則繼續從第四步開始繼續配重，直到合格。
[0013]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，在讀取吊秤數據之前，使用吊墜校驗葉根端面是否豎直，使葉片橫向位置一致，三隻葉片的水平狀態和橫向狀態一致；吊秤的精度為0.5kg，最大量程為7500kg。
[0014]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，配重材料為密度0.0000113g/m3的鉛，粘接劑為環氧結構膠Hexion BPR135G3，外面手糊玻璃纖維布加固，固化劑為HexionBPH134G，重量配比為100:45±5，在室溫20°C時固化時間為0.5h。
[0015]所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，粘接劑為環氧樹脂為HexionLR235,固化劑為Hexion LH234，重量配比為100:35±2，在室溫25°C時固化時間為23min ；玻璃纖維布為CTC 1200TX或SE1500浸潤型無鹼玻纖布。
[0016]有益效果:
1.本發明計算配重所用的excel配重計算表，是根據配重原理編制完成的，只需輸入參數，即可得出配重數據，簡單準確、速度快。
[0017]本發明使用的配重材料為鉛塊和鉛粒，密度大，在配重相同重量的情況下，其體積最小。
[0018]本發明使用兩點吊秤法進行稱重，由於使用紅外測距儀和其他輔助工裝來輔助定位，則稱量準確可靠，而且操作方便，所需求的工作空間小，避免了玻璃鋼葉片在廠內的多次周轉。
[0019]本發明所使用的粘接材料為環氧樹脂膠粘劑，此材料為葉片本體材料，粘接性能非常優越，強度高，而且為了進一步保證配重塊不脫落，用手糊數層玻璃纖維布，可以將配重塊和葉片合為一體，保證了配重的質量。
[0020]【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1是本發明中葉輪的結構示意圖。
[0021]附圖2是本發明中玻璃鋼葉片葉尖配重腔示意圖。[0022]附圖3是附圖2的局部放大圖。
[0023]附圖4是本發明中玻璃鋼葉片葉身配重示意圖 附圖5是附圖4的局部放大圖。
[0024]附圖6是本發明中葉片稱重示意圖 附圖7是本發明中葉片excel配重計算表
附圖1中的葉輪5同時連接具有三個葉片，分別為一號葉片1，二號葉片2，三號葉片3，重心為4，一號葉片、二號葉片、三號葉片的質量和重量均相等，一號葉片、二號葉片、三號葉片的重心與葉輪距離均相等。
[0025]附圖2中玻璃鋼葉片的配重腔6。附圖3中玻璃鋼葉片腹板7。
[0026]附圖4中玻璃鋼葉片前腹板8，玻璃鋼葉片前腹9。
[0027]附圖5中的鉛塊11、粘結劑10，手糊纖維布12。
[0028]附圖6中的吊秤13、葉根吊點14、葉尖吊點15、
【具體實施方式】:
實施例1:
一種玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，本方法為兩點吊秤法包括五個步驟，第一步測量出葉片的稱重點位置，第二步初稱，第三步excel配重數據計算，第四步配重，第五步復稱檢驗。
[0029]針對兆瓦級大葉片，以某公司設計的2MW-48.3m玻璃鋼葉片為例進行配平衡。
[0030]如附圖1所示，葉輪由三隻葉片組成，三隻葉片的重量和質量矩必須在設計公差之內，否則會出現嚴重的不平衡，而損壞風機。
[0031]實施例2:
實施例1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第一步測量出葉片的稱重點位置，使用吊帶和工裝將葉片兩點吊起來，讀出兩點處吊秤的示數；第一點為距離葉根1.17m處,第二點為距離葉根30.5m處,第一點與第二點的位置公差為±0.005m ;在稱重之前，以葉根為零點，使用紅外測距儀測量第一點和第二點的位置，並在葉片身上做好相應的T 己 O
[0032]稱重點的位置必須使用紅外測距儀測量出來，誤差±0.005m。
[0033]實施例3:
實施例1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第二步初稱是在第一點處裝好吊帶，在第二點處裝好葉尖稱重工裝和吊帶；開動行車，吊起葉片；調整吊點高度，使用吊墜驗證葉根環的端面使其處於豎直狀態，合格後，讀出兩個吊秤的示數；然後保持葉根吊點不動，葉尖吊點向後分別移動0.03m，在稱取葉片質量，共稱取3次，取3次的平均值，稱重如，吊砰去皮歸零。
[0034]稱取三隻葉片的吊秤必須是一樣的，兩個吊點處的吊秤也不能相互置換，以減少設備帶來的機器誤差。
[0035]在稱取葉片重量時，吊帶必須處於豎直狀態，以減少稱量誤差。
[0036]實施例4:
實施例1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第三步excel配重數據計算是挑取三隻重量接近的葉片，將其重量數據輸入到設置完成的excel配重計算表中，對3隻葉片進行配重計算，得出配重數據。
[0037]實施例5:
實施例1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第四步配重，準備好鉛塊、鉛粒、環氧手糊樹脂及手糊固化劑、玻璃纖維布、膠粘劑及其固化劑、配重材料；按照配重數據，配置好相同重量的材料，將環氧樹脂用手糊到配重點；手糊前，將粘接表面打磨粗糙；配重點為兩點，一點為葉片設計重心位置，另一點為距葉根42.73m處配重腔位置。
[0038]實施例6:
實施例1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，所述的第五步復稱檢驗，按照第二步的順序重新稱取配好的三隻葉片，將其結果輸入到excel配重計算表中，確認這三隻葉片的配重公差是否合格，三隻葉片重量偏差為±0.5 %，三隻葉片力距偏差為±0.1 % ；若不合格則繼續從第四步開始繼續配重，直到合格。
[0039]進行復稱，校驗配重是否合格。三隻葉片重量偏差:±0.5 %，三隻葉片力距偏差:±0.1 %。
[0040]實施例7:
實施例1或3所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，在讀取吊秤數據之前，使用吊墜校驗葉根端面是否豎直，使葉片橫向位置一致，三隻葉片的水平狀態和橫向狀態一致；吊秤的精度為0.5kg，最大量程為7500kg。
[0041]實施例8:
實施例5所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，配重材料為密度0.0000113g/m3的鉛，粘接劑為環氧結構膠Hexion BPR135G3，外面手糊玻璃纖維布加固，固化劑為HexionBPH134G，重量配比為100:45±5，在室溫20°C時固化時間為0.5h。
[0042]實施例9:
實施例5所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，粘接劑為環氧樹脂為HexionLR235，固化劑為Hexion LH234，重量配比為100:35±2，在室溫25°C時固化時間為23min ；玻璃纖維布為CTC 1200TX或SE1500浸潤型無鹼玻纖布。
[0043]實施例10:
上述實施例所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，
(一)葉片稱重配重說明:
L:是指以葉根端面為零點的位置標識，例如L1.17m指距離葉根1.17m。
[0044]葉片輪轂半徑:1.12m 成套葉片重量偏差:±0.5 %
成套葉片質量距偏差:±0.1 %
葉片配重位置:葉尖(L42.73m處，下模距前緣0.15m的地方)，葉身(重心附近)
(二)葉片稱重配重操作:
①測量出葉片的稱重點位置
本發明提供的稱重方法為兩點吊秤法，即使用吊帶和工裝將葉片兩點吊起來，讀出兩點處吊秤的示數。一點為距離葉根1.17m處,另一處為距離葉根30.5m處,位置公差為±0.005m。在附圖4中，以葉根為零點，使用紅外測距儀測量距離葉根1.17m和30.5m的位置，並在葉身上做好相應的標記。[0045]②初稱
在葉根1.17m處裝好吊帶，在葉根30.5m處裝好葉尖稱重工裝和吊帶。操作行車，吊起葉片。調整吊點高度，使用吊墜驗證葉根環的端面處於豎直狀態，並查看葉尖工裝是否處於豎直狀態，而且必須保證葉片軸線在稱量時是處於水平狀態。
[0046]葉片狀態合格後，讀出兩個吊秤的示數，記錄下來。然後保持葉根吊點不動，葉尖吊點向後分別移動0.03m，在稱取葉片質量，一共稱取3次，取平均值。注意稱重前，吊秤必須去皮歸零。
[0047]③excel配重數據計算
附圖5為excel配重計算表。挑取三隻重量接近的葉片，將其重量數據輸入到設置完成的excel配重計算表中，對3隻葉片進行配重計算，得出配重數據，即在什麼部位該配重多少的數據表。
[0048]④配重
準備好鉛塊、鉛粒、環氧手糊樹脂及其固化劑、玻璃纖維布、環氧膠粘劑及其固化劑等配重材料。配重材料使用密度很大的鉛質材料，粘接劑為環氧結構膠，外面手糊玻璃纖維布以加固。鉛的密度是0.0000113g/m3。環氧結構膠為Hexion BPR135G3，其固化劑為HexionBPH134G，重量配比為100:45±5，固化時間為0.5h (室溫20°C )。環氧手糊樹脂為HexionLR235，其固化劑為Hexion LH234，重量配比為100:35±2，固化時間為23min (室溫25°C)。玻璃纖維布為CTC 1200TX, SE1500浸潤型無鹼玻纖布。
[0049]按照配重數據，配置好相同重量的材料(包括膠粘劑、鉛塊、鉛粒、玻纖布和手糊樹脂)，使用環氧樹脂將其手糊到配重點。手糊前，必須將粘接表面打磨粗糙。配重點共有兩點，一點為葉片設計重心位置(L14.65m),另一點為葉根42.7m處配重腔位置。
[0050]葉尖配重腔配重
附圖2中，先在待配重葉片的指定位置(L42.7m處，下模距前緣0.15m的地方)打直徑0.05m的孔。通過孔，灌入計算好的鉛粒樹脂糊(樹脂為環氧手糊樹脂為Hexion LR235，其固化劑為Hexion LH234，重量配比為100:35±2)，單張葉片葉尖配重腔最大配平重量為25kg。
[0051]葉身部位配重
附圖3中，若配重腔配重不足以配平，則按照配重重量，預先準備好鉛塊、粘接劑、玻纖布和手糊樹脂。然後沿著L14.65m處的尾緣邊腹板向葉根方向放置準備好的鉛塊(鉛塊中心處於L14.65m處)，鉛塊四周臺階處用粘接劑填充成斜坡狀，接著手糊870型三軸布(至少4層玻纖布)，錯層0.02m,手糊布必須全部蓋住配重塊，其邊緣超過約0.15m與葉片內殼體粘接。手糊作業不得存在氣泡等質量缺陷。注意所有粘接位置，必須預先使用80目砂紙打磨粗糙，並清理乾淨。
[0052]半米位置內配重不得超過10kg，若仍需要配重則繼續往葉根方向手糊玻纖布，配重用的手糊玻纖布對稱分布於上下模。
[0053]單張葉片葉身最大配平重量為90kg。
[0054]⑤復稱檢驗
配平後復稱3張葉片，配平後重力矩最大偏差在±0.1 %內，單個葉片重量與套內葉片平均重量之間相差±0.5 %內。[0055]⑥修補配重孔。
[0056]將配重孔的周圍打磨掉一層布(打磨區域為0.lm*0.lm)，先用泡沫把孔補上，再手糊兩層BX806玻纖布(尺寸為:0.lm*0.lm)，待完全固化後對表面進行磨平、噴塗。
[0057]⑦將配重數據，歸檔保存。
[0058]在附圖5中，葉片重量和質量矩的計算原理如下:
葉片質量矩計算實例:
假設有I只葉片的葉根重量稱量為ml,葉尖重量為m2,葉根稱重點為1.17m,葉尖稱重點為30.5m，輪轂半徑為1.12m。LO為葉片重心，m為葉片總重，M為葉片相對輪轂中心的質量矩，g為重量加速度。葉身配重位置為14.65m,配重量為m3,葉尖配重位置為42.73m,配重量為m4。mil為配完重後的葉片總重，Mll配完重後的葉片質量矩。
[0059]葉片重量(單位:kg):m=ml+m2
葉片相對輪轂中心的質量矩為(單位:N*m): M= (1.17+1.12)*ml*g+(30.5+1.12)*m2*g 葉片重心位置(單位:m):L0=M/ (m*g) -1.12 配完重後葉片重量(單位:kg):mll=m+m3+m4
配完重後葉片質量矩(單位:N*m):M11=M+(14.65+1.12) *m3*g+(42.73+1.12)*m4*g使用excel配重計算表，將三隻葉片的重量和質量矩全部計算出，則改動配重質量，讓三隻葉片質量誤差在±0.5%範圍內，質量矩誤差在±0.1%範圍內。
【權利要求】
1.一種玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:本方法為兩點吊秤法包括五個步驟，第一步測量出葉片的稱重點位置，第二步初稱，第三步excel配重數據計算，第四步配重，第五步復稱檢驗。
2.根據權利要求1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:所述的第一步測量出葉片的稱重點位置，使用吊帶和工裝將葉片兩點吊起來，讀出兩點處吊秤的示數；第一點為距離葉根1.17m處,第二點為距離葉根30.5m處,第一點與第二點的位置公差為±0.005m ;在稱重之前，以葉根為零點，使用紅外測距儀測量第一點和第二點的位置，並在葉片身上做好相應的標記。
3.根據權利要求1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:所述的第二步初稱是在第一點處裝好吊帶，在第二點處裝好葉尖稱重工裝和吊帶；開動行車，吊起葉片；調整吊點高度，使用吊墜驗證葉根環的端面使其處於豎直狀態，合格後，讀出兩個吊秤的示數；然後保持葉根吊點不動，葉尖吊點向後分別移動0.03m，在稱取葉片質量，共稱取3次，取3次的平均值，稱重前，吊秤去皮歸零。
4.根據權利要求1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:所述的第三步excel配重數據計算是挑取三隻重量接近的葉片，將其重量數據輸入到設置完成的excel配重計算表中，對3隻葉片進行配重計算，得出配重數據。
5.根據權利要求1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:所述的第四步配重，準備好鉛塊、鉛粒、環氧手糊樹脂及手糊固化劑、玻璃纖維布、膠粘劑及其固化劑、配重材料；按照配重數據，配置好相同重量的材料，將環氧樹脂用手糊到配重點；手糊前，將粘接表面打磨粗糙；配重點為兩點，一點為葉片設計重心位置，另一點為距葉根42.73m處配重腔位置。
6.根據權利要求1所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:所述的第五步復稱檢驗，按照第二步的順序重新稱取配好的三隻葉片，將其結果輸入到excel配重計算表中，確認這二隻葉片的配重公差是否合格，二隻葉片重量偏差為±0.5 %,二隻葉片力距偏差為±0.1 %;若不合格則繼續從第四步開始繼續配重，直到合格。
7.根據權利要求1或3所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:在讀取吊秤數據之前，使用吊墜校驗葉根端面是否豎直，使葉片橫向位置一致，三隻葉片的水平狀態和橫向狀態一致；吊秤的精度為0.5kg，最大量程為7500kg。
8.根據權利要求5所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:配重材料為密度0.0000113g/m3的鉛，粘接劑為環氧結構膠Hexion BPR135G3，外面手糊玻璃纖維布加固，固化劑為Hexion BPH134G，重量配比為100:45±5，在室溫20°C時固化時間為0.5h。
9.根據權利要求5所述的玻璃鋼風力發電機葉片的配平衡方法，其特徵是:粘接劑為環氧樹脂為Hexion LR235，固化劑為Hexion LH234，重量配比為100:35±2，在室溫25°C時固化時間為23min ;玻璃纖維布為CTC 1200TX或SE1500浸潤型無鹼玻纖布。
【文檔編號】F03D1/06GK103541870SQ201310443614
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】朱禮濤, 餘攀, 王蓋 申請人:黑龍江天華風電設備製造有限公司