طاقة الرياح، باعتبارها طاقة خضراء، تُعد من أكثر مصادر الطاقة المتجددة واعدةً. مع تطور تكنولوجيا طاقة الرياح ونضجها، وصلت قدرة هذا الطراز إلى 16 ميجاوات، ويبلغ طول شفرته 123 مترًا. تُعد الشفرة أحد المكونات الرئيسية لتوربينات الرياح، وتتميز بحجمها الكبير وشكلها المعقد ودقتها العالية ومتطلباتها العالية من حيث القوة والصلابة ونعومة السطح.
تتميز المواد المركبة بمزايا عديدة في تصنيع شفرات توربينات الرياح. تشمل عملية التصنيع بشكل رئيسي: الصب اليدوي، والصب، والصب المسبق، والصب بالبثق، ولف الألياف، وصب نقل الراتنج، وصب التسريب الفراغي.
1. شفرات توربينات الرياح - عملية التركيب اليدوي
اللصق اليدوي عملية تقليدية لإنتاج شفرات دوارة مركبة لتوربينات الرياح. في عملية الصب اليدوي، توضع طبقة الألياف في قالب واحد، ثم يُوضع القماش الزجاجي والراتنج باستخدام بكرة أو فرشاة، ثم تُفك القوالب بعد المعالجة في درجة حرارة الغرفة. يمكن استخدام طريقة الصب اليدوي لإنتاج أشكال كبيرة ومعقدة بتكلفة منخفضة، لأنها لا تتأثر بالحرارة والضغط، كما أنها تستخدم معدات وقوالب بسيطة، بالإضافة إلى أنها أقل تكلفة من الخيارات الأخرى المتاحة.
العيب الرئيسي لعملية وضع شفرات المروحة يدويًا هو أن جودة المنتج، وكفاءته، والظروف البيئية تعتمد على كفاءة الإنتاج العالية وتذبذب جودة المنتج، مما يؤدي إلى ضعف التوازن الديناميكي والساكن للمنتج، وارتفاع معدل الخردة. وخاصةً بالنسبة للشفرات عالية الأداء ذات الشكل الديناميكي الهوائي المعقد والهيكل الساندويتش، فإنها تحتاج أيضًا إلى الترابط والمعالجة الثانوية الأخرى، حيث تتطلب عملية الترابط منصة أو إطارًا لضمان التصاق سطح الترابط، مما يجعل عملية الإنتاج أكثر تعقيدًا وصعوبة.
إن المشاكل التي تحدث أثناء استخدام شفرات توربينات الرياح المصنعة بواسطة عملية التركيب اليدوي ترجع في أغلب الأحيان إلى الشقوق والكسور وتشوه الشفرات الناجم عن محتوى الغراء غير المتساوي وتسرب الألياف / الراتنج الضعيف والتصلب غير المكتمل أثناء العملية.
غالبًا ما تصاحب عملية الرص اليدوي إطلاق كميات كبيرة من المواد والمذيبات الخطرة، مما يُسبب بعض مشاكل التلوث البيئي. يُعد الرص اليدوي طريقةً فعّالة لإنتاج الشفرات المركبة، ولكن نظرًا لانخفاض إنتاجيته وعدم استمرارية أجزائه، وصعوبة إنتاج منتجات ضخمة ذات بنية معقدة ومتطلبات عالية من الخواص الميكانيكية، فقد دفع ذلك الباحثين إلى تحويل تركيز البحث إلى طرق إنتاج أخرى.
2، شفرات توربينات الرياح - صب
تبدأ عملية التشكيل بوضع المواد المقواة والراتنجات في قالب ذي جناحين، ثم يُغلق القالب ويُسخّن ويُضغط، ثم يُزال القالب بعد المعالجة. ومن مزايا هذه العملية ارتفاع نسبة الألياف وانخفاض المسامية، بالإضافة إلى دورات إنتاج قصيرة، ودقة في تحمّل الأبعاد، وتشطيبات سطحية ممتازة.
مع ذلك، يُعدّ قولبة الضغط مناسبة لإنتاج منتجات مركبة بسيطة مثل الزلاجات، بينما يصعب تصنيع أشكال معقدة، بما في ذلك الجلود والأنوية وشفرات العوارض. على الرغم من إمكانية تحسين معدات عملية القولبة، إلا أن تحسين القوالب الساخنة القادرة على تحمل ضغط امتداد يتراوح بين 20 و40 مترًا يتطلب استثمارًا رأسماليًا كبيرًا.
تنتج عملية صب الضغط أجزاء ذات محتوى ألياف مرتفع ونسب عالية من القوة/الكتلة، ولكن من الصعب تصنيع شفرات ذات هندسة معقدة بطريقة فعالة من حيث التكلفة.
3. شفرات توربينات الرياح - عمليات وضع المواد المُشبّعة مسبقًا
سُميت طريقة البري بريج نسبةً إلى مادة التعزيز البري بريج المستخدمة. في هذه العملية، يُوضع الراتنج المُعالج جزئيًا مع التعزيز في قالب واحد ويُسخّنان حتى يجفّ. لتجنب المناطق الغنية بالراتنج ومنع فجوات تخزين الهواء، من الضروري أن يحتوي الراتنج في البري بريج على كمية كافية من الفائض، وفي الوقت الحالي، تتطلب البري بريج المتوفرة تجاريًا درجات حرارة معالجة عالية (90 إلى 110%). الميزة الرئيسية لاستخدام البري بريج هي محاذاة ألياف التعزيز جيدًا أثناء عملية الإنتاج، مما يسمح بتصنيع أجزاء منخفضة العيوب وعالية الأداء. تُستخدم البري بريج ألياف الكربون على نطاق واسع في صناعة الطيران والفضاء نظرًا لإمكانية استخدامها في تصنيع مكونات ذات هياكل معقدة.
العيب الرئيسي لاختيار مواد التشريب المسبق لإنتاج شفرات توربينات الرياح هو تكلفتها العالية. عادةً ما تكون هذه المادة أغلى بخمس إلى عشر مرات من الراتنجات والتعزيزات الشائعة. بالإضافة إلى ذلك، ولأنها تُركّب يدويًا، فإنها تتطلب جهدًا كبيرًا وإنتاجية منخفضة مقارنةً بالوضع اليدوي.
يُعدّ البري بريغ عمليةً مثاليةً لإنتاج أجزاء هيكلية معقدة الأشكال. ويُستخدم البري بريغ على نطاق واسع في الدول الأجنبية، وقد طُوّرت عمليته ومعداته إلى مرحلة متقدمة. في الإنتاج الفعلي، تختلف الخصائص الميكانيكية ومتطلبات العملية لشفرة الجلد والعارضة الرئيسية والجذر وأجزاء أخرى، وبالتالي، دون التأثير على أداء الظروف، ولخفض التكاليف، تُستخدم أنواع مختلفة من البري بريغ.
4، شفرة توربينات الرياح - عملية البثق
تُستخدم عملية صب البثق عادةً في إنتاج مقاطع عرضية محددة، أي في إنتاج منتجات الصب المستمر. تتضمن هذه العملية صب مادة التسليح من خلال خزان غمس الراتنج، ثم معالجة الصب. تتميز منتجات البثق بمحتوى ألياف عالي وجودة مستقرة، وهي مناسبة للإنتاج بالجملة بفضل سهولة التشغيل الآلي في الصب المستمر. علاوة على ذلك، لا تحتاج المنتجات إلى الراحة في مرحلة لاحقة، وتتميز بجودة ثابتة، ولا حاجة لاختبار التوازن الديناميكي، ويبلغ العائد 95%. يمكن خفض التكاليف بما يصل إلى 40% مقارنةً بالعمليات الأخرى.
على الرغم من مزايا عملية البثق الميكانيكي العديدة، إلا أن هناك أيضًا بعض العيوب في تصنيع شفرات توربينات الرياح. نجحت عملية البثق الميكانيكي في تصنيع شفرات مراوح المحور الرأسي وبعض شفرات مراوح المحور الأفقي الصغيرة، إلا أنه من غير الممكن تصنيع شفرات مراوح ذات مقطع عرضي متغير، وعارضة على شكل حرف I، وغيرها من الشفرات ذات المقطع العرضي الصلب، لأن عملية البثق الميكانيكي لا تُمثل سوى تحدي بسيط، بينما تُمثل الأجزاء المجوفة، بما في ذلك العوارض والمواد الأساسية، نقطة الصعوبة.
بما أن عملية البثق بالسحب لا تستطيع حاليًا تصنيع أجزاء معقدة الأشكال ذات اختلافات كبيرة في المقطع العرضي، فإن تكلفة المعدات الآلية الكبيرة تُعدّ عاملًا آخر في تطبيق عملية البثق بالسحب. لذلك، تتمتع عملية قولبة البثق بالسحب بإمكانيات تطبيق أكبر في إنتاج شفرات توربينات الرياح الصغيرة.
5، شفرات توربينات الرياح - لف الألياف
تُستخدم عملية لف الألياف بشكل رئيسي في تصنيع الحاويات والأنابيب، حيث تُغمر الألياف المستمرة في خزان الغمر باستخدام لفافة محورية يتم التحكم بها آليًا. تتحكم عملية اللف في متغيرات مثل شد الألياف وسرعة الإنتاج وزاوية اللف.
لف الألياف قادر على إنتاج قطع بأحجام وسماكات مختلفة. من عيوب عملية اللف المستخدمة في إنتاج الشفرات عدم إمكانية لفها طوليًا، كما أن نقص الألياف الطولية يجعلها عرضة للمشاكل تحت أحمال الشد والانحناء العالية. إضافةً إلى ذلك، قد يؤثر السطح الخارجي الخشن الناتج عن لف الألياف على الأداء الديناميكي الهوائي للشفرات، لذا يلزم معالجة سطحها.
وأخيرًا، تُعدّ تكاليف القالب الأساسي والتحكم الحاسوبي كبيرة. ومن الواضح أن خصائص لفّ الألياف مناسبة للحاويات والأنابيب، وتُضاف تكاليف إضافية إلى إنتاج الشفرات.
6. شفرات توربينات الرياح - صب نقل الراتنج (RTM)
تنتمي عملية صب نقل الراتنج إلى عملية صب المركبات شبه الميكانيكية، ويحتاج العمال فقط إلى وضع قالب الألياف الجافة المصمم في القالب وإغلاق القالب، وتعتمد العملية اللاحقة بشكل كامل على القالب ونظام الحقن لإكمالها وضمان عدم وجود أي تعرض للراتنج، وبالتالي، فإن المتطلبات الفنية والبيئية للعمال أقل بكثير من عملية وضع اليد ويمكنها التحكم بشكل فعال في جودة المنتج.
عملية RTM هي عملية صب بالقالب المغلق، وهي مناسبة بشكل خاص لصب شفرات توربينات الرياح كقطعة واحدة (يمكن صب الألياف والنوى والوصلات معًا في تجويف قالب واحد) دون الحاجة إلى ربط ثانوي. بالمقارنة مع عملية الصب اليدوي، فهي لا توفر فقط جميع أنواع الأدوات والمعدات اللازمة لعملية اللصق، بل توفر أيضًا وقت العمل، وتحسّن كفاءة الإنتاج، وتخفض تكلفته. في الوقت نفسه، بفضل استخدام ألياف مُشبّعة بالراتنج منخفض اللزوجة، بالإضافة إلى عملية المعالجة الحرارية، تُحسّن جودة المواد المركبة وكفاءة الإنتاج بشكل كبير.
تعتمد عملية RTM بشكل أقل على مهارة العمال، وتعتمد جودتها فقط على معايير العملية المحددة، كما يسهل ضمان جودة المنتج، ومعدل رفضه أقل من عملية التجميع اليدوي. تتمثل عيوب عملية RTM في إنتاج الشفرات، أولاً وقبل كل شيء، في التكلفة. فمعدات قوالب RTM باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك، ولأن RTM عملية مغلقة، يصعب التنبؤ بحالة تدفق الراتنج، ومن السهل إنتاج منتجات غير مطابقة للمواصفات.
7. عملية صب الفراغ لشفرة توربينات الرياح
عملية صب الحقن الفراغي هي وضع المادة المقواة بالألياف مباشرةً على القالب، ثم تُوضع طبقة من التجريد فوق المادة المقواة بالألياف. عادةً ما تكون هذه الطبقة رقيقة جدًا وذات مسامية منخفضة ونفاذية ألياف منخفضة، ثم تُغطى بطبقة من وسط عالي النفاذية، ثم تُغلّف وتُغلق بغشاء مفرغ من الهواء. تُضخ مضخة التفريغ إلى حالة ضغط سلبي، ويتدفق الراتنج عبر أنبوب التغذية إلى النظام بأكمله، ومن خلال أنبوب التوجيه، يُوجّه تدفق الراتنج في الاتجاه الرئيسي.
يوزع قماش التوجيه الراتنج على كل زاوية من طبقات الصب، ثم يُنزع قماش التحرير بعد المعالجة، مما ينتج عنه طبقة كثيفة ذات محتوى غراء منخفض. تُعد عملية صب التفريغ مثالية لمصنعي شفرات توربينات الرياح. بالمقارنة مع تقنية RTM القياسية، فهي توفر الوقت، وتحتوي على مواد متطايرة منخفضة جدًا في الماكينة، وتُحسّن ظروف العمل، وتُقلل من تعرض المُشغّل للمواد الخطرة، وتُلبي متطلبات حماية البيئة، وتُحسّن بيئة العمل، كما أن العملية سهلة التشغيل. في الوقت نفسه، يُمكن لمساعد التفريغ إزالة فقاعات الهواء تمامًا، وتقليل مسامية المنتج، والتحكم بفعالية في محتوى غراء المنتج.
يتميز المنتج بثبات عالٍ وجودة عالية وقابلية تكرار ممتازة. يتميز بجودة عالية، ونفس طبقة القالب وسمكه الرقيق، وقوة عالية، وقوة شد أعلى من 20% مقارنةً بقوالب التشكيل اليدوي. لا تتطلب العملية قوالب عالية، وصنع القالب بسيط، وبالمقارنة مع عملية RTM التقليدية، يمكن تقليل تكلفة القالب بمقدار 50% لتصل إلى 70%.
مع التطور السريع لقطاع طاقة الرياح، تتجه شفرات توربينات الرياح المركبة نحو التطوير واسع النطاق. تُطبق عمليات متنوعة في تصنيع شفرات توربينات الرياح. ووفقًا لخصائص كل منها، يتم اختيار العملية المناسبة بشكل معقول للحصول على شفرات توربينات رياح منخفضة التكلفة وعالية الجودة.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
