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高效率,自动化,可重复的等离子工艺应用于巨型风力发电机叶片

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。

现代风力涡轮机叶片制造的特殊要求

新一代风力涡轮机叶片的设计与制造对技术要求极高,这些要求对于确保空气动力学效率、耐久性和运行安全性至关重要:

  • 轻质材料,以减少旋转质量
  • 高结构强度,即使在极端动态载荷条件下
  • 光滑无湍流的表面,以优化气流
  • 高品质且稳定的表面,确保长期性能恒定

这些要求只能通过使用纤维增强复合材料(如玻璃纤维增强塑料GRP和碳纤维增强塑料CRP/CFRP)来满足。与航空工业类似,大气等离子体处理在风电领域同样是高效的工艺解决方案,可实现可靠、可重复的表面预处理,并能完美融入现代转子生产流程。

风力发电机风轮叶片的涂装:等离子活化确保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枪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。

采用等离子涂层PT-Release技术,实现CRP和GRP复合材料的简易高效脱模

等离子涂层PT-Release显著优化了CRP和GRP增强塑料复合材料的脱模工艺,提升生产效率、表面质量及可持续性:

  • 在层压前,通过PlasmaPlus®工艺对模具进行涂层处理,该工艺采用自动化和机器人操作。
  • 精确控制聚合物涂层厚度,确保模具表面覆盖均匀且可重复。
  • 高功能性耐用性:单次等离子涂层可实现约50次成型循环,从而减少操作时间和成本。
  • 采用Openair-Plasma®进行最终清洁:在部件取出后、涂漆前,彻底分解并清除残留物,确保表面清洁,为后续工序做好准备。

凭借这些特性,Plasmatreat开发的PT-Release系统可实现更可靠、自动化且环保的复合材料部件生产,是风电行业及高性能工业应用的理想选择。

风轮叶片的Plasmaplus®功能性涂层实现防腐蚀,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)。