हरित ऊर्जा के एक प्रकार के रूप में, पवन ऊर्जा सबसे संभावित नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में से एक है। पवन ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विकास और परिपक्वता के साथ, मॉडल 16MW तक पहुंच गया है, जिसमें ब्लेड की लंबाई 123 मीटर है। ब्लेड पवन टरबाइन के प्रमुख घटकों में से एक है, जिसमें बड़े आकार, जटिल आकार, उच्च परिशुद्धता की आवश्यकताएं, ताकत, कठोरता और सतह की चिकनाई के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं।
पवन टरबाइन ब्लेड के निर्माण में मिश्रित सामग्रियों के कई फायदे हैं। विनिर्माण प्रक्रिया में मुख्य रूप से हैंड-ले-अप मोल्डिंग, मोल्डिंग, प्रीप्रेग मोल्डिंग, पुल्ट्रूज़न मोल्डिंग, फाइबर वाइंडिंग, रेजिन ट्रांसफर मोल्डिंग और वैक्यूम इन्फ्यूजन मोल्डिंग शामिल हैं।
1, पवन टरबाइन ब्लेड - हाथ ले-अप प्रक्रिया
हाथ से चिपकाना, समग्र पवन टर्बाइन रोटर ब्लेड बनाने की एक पारंपरिक प्रक्रिया है। हाथ से ले-अप प्रक्रिया में, फाइबर सब्सट्रेट को एक ही साँचे में बिछाया जाता है, और फिर कांच के कपड़े और राल को रोलर या ब्रश से लगाया जाता है, और फिर कमरे के तापमान पर ठीक होने के बाद उसे डिमोल्ड किया जाता है। हाथ से ले-अप विधि का उपयोग कम लागत पर बड़े, जटिल आकार बनाने के लिए किया जा सकता है। क्योंकि इसे गर्मी और दबाव से प्रभावित होने की आवश्यकता नहीं है। सरल उपकरण और साँचे का उपयोग किया जा सकता है, साथ ही यह अन्य व्यवहार्य विकल्पों की तुलना में कम खर्चीला है।
पंखे के ब्लेड बनाने के लिए हाथ से बिछाने की प्रक्रिया का मुख्य नुकसान यह है कि कार्यकर्ता की दक्षता और पर्यावरण की स्थिति के उत्पाद की गुणवत्ता उत्पादन दक्षता और उत्पाद की गुणवत्ता की एकरूपता में उतार-चढ़ाव की एक बड़ी डिग्री पर निर्भर करती है, उत्पाद की स्थिर और गतिशील संतुलन की गारंटी खराब है, स्क्रैप की उच्च दर। विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन वाले जटिल वायुगतिकीय आकार और सैंडविच संरचना ब्लेड के लिए, बंधन और अन्य माध्यमिक प्रसंस्करण की भी आवश्यकता होती है, बंधन प्रक्रिया को बंधन मंच या प्रकार के फ्रेम की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि आसंजन की बंधन सतह, उत्पादन प्रक्रिया अधिक जटिल और कठिन है।
हैंड-ले-अप प्रक्रिया द्वारा निर्मित पवन टरबाइन ब्लेडों के उपयोग के दौरान होने वाली समस्याएं अक्सर असमान गोंद सामग्री, खराब फाइबर/राल घुसपैठ और प्रक्रिया के दौरान अपूर्ण इलाज के कारण दरारें, टूटने और ब्लेड विरूपण के कारण होती हैं।
हाथ से ले-अप प्रक्रिया में अक्सर बड़ी संख्या में खतरनाक पदार्थ और सॉल्वैंट्स निकलते हैं, जिससे पर्यावरण प्रदूषण की कुछ समस्याएँ होती हैं। हाथ से ले-अप करना कंपोजिट ब्लेड बनाने की एक सिद्ध विधि है, लेकिन इसकी कम उपज और भागों की असंततता के साथ-साथ जटिल संरचना और उच्च यांत्रिक गुण आवश्यकताओं वाले बड़े पैमाने पर उत्पादों को साकार करने की कठिनाई के कारण, इसने लोगों को अनुसंधान का ध्यान अन्य उत्पादन विधियों पर स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित किया है।
2, पवन टरबाइन ब्लेड - मोल्डिंग
मोल्डिंग प्रक्रिया में पहले प्रबलित सामग्री और रेजिन को डबल-फ्लैप मोल्ड में रखा जाएगा, और फिर मोल्ड को बंद कर दिया जाएगा, गर्म किया जाएगा और दबाव डाला जाएगा, और फिर इलाज के बाद डिमोल्डिंग की जाएगी। इस प्रक्रिया के लाभों में उच्च फाइबर सामग्री और कम छिद्रण, साथ ही छोटे उत्पादन चक्र, सटीक आयामी सहनशीलता और अच्छी सतह खत्म शामिल हैं।
हालांकि, संपीड़न मोल्डिंग स्की जैसे सरल मिश्रित उत्पादों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है, और बीम के लिए खाल, कोर और ब्लेड सहित जटिल आकृतियों का निर्माण करना मुश्किल है। हालांकि मोल्डिंग प्रक्रिया उपकरण में सुधार करना संभव है, लेकिन 20 से 40 मीटर के दायरे के दबाव को झेलने वाले गर्म सांचों को बेहतर बनाने के लिए बड़े पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है।
संपीड़न मोल्डिंग से उच्च फाइबर सामग्री और उच्च शक्ति/द्रव्यमान अनुपात वाले भागों का उत्पादन होता है, लेकिन जटिल ज्यामिति वाले ब्लेडों का लागत प्रभावी तरीके से निर्माण करना कठिन होता है।
3. पवन टरबाइन ब्लेड - प्रीप्रेग प्लेसमेंट प्रक्रियाएं
प्रीप्रेग विधि का नाम प्रीप्रेग सुदृढीकरण सामग्री के नाम पर रखा गया है। इस प्रक्रिया में, आंशिक रूप से ठीक किए गए राल और सुदृढीकरण को एक ही साँचे में रखा जाता है और ठीक करने के लिए गर्म किया जाता है। राल-समृद्ध क्षेत्रों से बचने और वायु भंडारण शून्यता को बाहर करने के लिए, यह आवश्यक है कि प्रीप्रेग में राल में पर्याप्त मात्रा में अतिप्रवाह हो, और वर्तमान में, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रीप्रेग को आम तौर पर उच्च इलाज तापमान (90 से 110%) की आवश्यकता होती है। प्रीप्रेग का उपयोग करने का मुख्य लाभ यह है कि उत्पादन प्रक्रिया के दौरान फाइबर सुदृढीकरण अच्छी तरह से संरेखित होता है, इस प्रकार कम फाइबर दोषों के साथ-साथ उच्च प्रदर्शन वाले भागों के निर्माण की अनुमति मिलती है। कार्बन फाइबर प्रीप्रेग का व्यापक रूप से एयरोस्पेस उद्योग में उपयोग किया जाता है क्योंकि उनका उपयोग जटिल संरचनाओं वाले घटकों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
पवन टर्बाइन ब्लेड के उत्पादन के लिए प्रीप्रेग चुनने का मुख्य दोष उच्च लागत है। यह सामग्री आम तौर पर सामान्य रेजिन और सुदृढीकरण की तुलना में 5 से 10 गुना अधिक महंगी होती है। इसके अलावा, चूंकि प्रीप्रेग को हाथ से बिछाया जाता है, इसलिए वे श्रम-गहन भी होते हैं और हाथ से बिछाने की तुलना में कम थ्रूपुट होते हैं।
प्रीप्रेग जटिल आकार के संरचनात्मक भागों के उत्पादन के लिए एक आदर्श प्रक्रिया है। प्रीप्रेग का विदेशों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसकी प्रक्रिया और उपकरण परिपक्व अवस्था तक विकसित हो चुके हैं। वास्तविक उत्पादन में, त्वचा के ब्लेड, मुख्य बीम, जड़ और अन्य भागों के यांत्रिक गुणों और प्रक्रिया आवश्यकताओं के कारण अलग-अलग होते हैं, और इसलिए, लागत को कम करने के लिए, स्थितियों के प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना, विभिन्न भागों के विभिन्न प्रीप्रेग का उपयोग किया जाता है।
4, पवन टरबाइन ब्लेड - पुल्ट्रूज़न प्रक्रिया
पुलट्रूशन मोल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग आम तौर पर एक निश्चित क्रॉस-सेक्शन के उत्पादन में किया जाता है, निरंतर मोल्डिंग उत्पादों का उत्पादन। यह निरंतर मोल्डिंग प्रक्रिया, राल डुबकी टैंक के माध्यम से मजबूत सामग्री, इलाज मोल्डिंग। पुलट्रूड उत्पादों में उच्च फाइबर सामग्री और स्थिर गुणवत्ता होती है, और निरंतर मोल्डिंग में स्वचालन की आसानी के कारण बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं। इसके अलावा, उत्पादों को बाद के चरण में आराम करने की आवश्यकता नहीं होती है, गुणवत्ता सुसंगत होती है, गतिशील संतुलन का परीक्षण करने की आवश्यकता नहीं होती है, और उपज 95% होती है। अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में लागत 40% तक कम हो सकती है।
हालांकि पुल्ट्रूजन प्रक्रिया के कई फायदे हैं, लेकिन पवन टरबाइन ब्लेड के निर्माण में कमियां भी हैं। पुल्ट्रूजन प्रक्रिया ऊर्ध्वाधर अक्ष वाले पंखे के ब्लेड और कुछ छोटे क्षैतिज अक्ष वाले पंखे के ब्लेड के निर्माण में सफल रही है, लेकिन चर क्रॉस-सेक्शन वाले पंखे के ब्लेड, आई-बीम और अन्य ठोस क्रॉस-सेक्शन का निर्माण करना संभव नहीं है। पुल्ट्रूजन प्रक्रिया के लिए केवल एक छोटी चुनौती है, जबकि बीम और कोर सामग्री सहित खोखले हिस्से मुश्किल बिंदु हैं।
चूंकि पल्ट्रूज़न प्रक्रिया वर्तमान में क्रॉस-सेक्शन में बड़े बदलावों के साथ जटिल आकार के भागों का निर्माण करने में सक्षम नहीं है, इसलिए पल्ट्रूज़न प्रक्रिया के अनुप्रयोग के लिए बड़े स्वचालित उपकरणों की लागत एक और विचारणीय बिंदु है। इसलिए, छोटे पवन टरबाइन ब्लेड के उत्पादन में पल्ट्रूज़न मोल्डिंग प्रक्रिया के अनुप्रयोग की अधिक संभावना है।
5, पवन टरबाइन ब्लेड - फाइबर वाइंडिंग
फाइबर वाइंडिंग का उपयोग मुख्य रूप से कंटेनर और पाइप के निर्माण में किया जाता है, मशीन-नियंत्रित मैंड्रेल वाइंडिंग में डिप टैंक में निरंतर फाइबर को डुबोने की प्रक्रिया। वाइंडिंग प्रक्रिया फाइबर तनाव, उत्पादन गति और वाइंडिंग कोण जैसे चर को नियंत्रित करती है।
फाइबर वाइंडिंग विभिन्न आकारों और मोटाई के भागों का उत्पादन करने में सक्षम है। ब्लेड उत्पादन के लिए लागू वाइंडिंग प्रक्रिया का एक दोष यह है कि इसे ब्लेड की अनुदैर्ध्य दिशा में नहीं घुमाया जा सकता है, और लंबाई के रेशों की कमी ब्लेड को उच्च तन्यता और झुकने वाले भार के तहत समस्याओं के लिए अतिसंवेदनशील बनाती है। इसके अलावा, फाइबर वाइंडिंग द्वारा उत्पादित खुरदरी बाहरी सतह ब्लेड के वायुगतिकीय प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है, इसलिए सतह का उपचार आवश्यक है।
अंत में, कोर मोल्ड और कंप्यूटर नियंत्रण लागत महत्वपूर्ण हैं। जाहिर है, फाइबर वाइंडिंग की विशेषताएं कंटेनर और पाइप के लिए उपयुक्त हैं, और ब्लेड उत्पादन में अतिरिक्त लागतें आती हैं।
6. पवन टरबाइन ब्लेड - रेज़िन ट्रांसफर मोल्डिंग (RTM)
राल स्थानांतरण मोल्डिंग प्रक्रिया अर्ध-मशीनीकृत समग्र मोल्डिंग प्रक्रिया से संबंधित है, श्रमिकों को केवल डिजाइन किए गए सूखे फाइबर प्रीफॉर्म को मोल्ड में डालने और मोल्ड को बंद करने की आवश्यकता होती है, बाद की प्रक्रिया पूरी तरह से मोल्ड और इंजेक्शन सिस्टम पर निर्भर करती है और सुनिश्चित करती है कि कोई राल एक्सपोजर नहीं है, और इसलिए, श्रमिकों की तकनीकी और पर्यावरणीय आवश्यकताएं हाथ ले-अप प्रक्रिया की तुलना में बहुत कम हैं और उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती हैं।
आरटीएम प्रक्रिया एक बंद मोल्ड मोल्डिंग प्रक्रिया है, जो विशेष रूप से पवन टरबाइन ब्लेड को एक टुकड़े में ढालने के लिए उपयुक्त है (फाइबर, कोर और जोड़ों को एक मोल्ड गुहा में सह-मोल्ड किया जा सकता है) द्वितीयक बंधन की आवश्यकता के बिना। हाथ से बिछाने की प्रक्रिया की तुलना में, यह न केवल बंधन प्रक्रिया के सभी प्रकार के टूलींग और उपकरणों को बचाता है, बल्कि काम करने का समय भी बचाता है, उत्पादन दक्षता में सुधार करता है और उत्पादन लागत को कम करता है। साथ ही, कम-चिपचिपापन राल संसेचन फाइबर के उपयोग के साथ-साथ हीटिंग इलाज प्रक्रिया के उपयोग के कारण, मिश्रित सामग्री की गुणवत्ता और उत्पादन दक्षता में काफी सुधार होता है।
आरटीएम प्रक्रिया श्रमिकों के कौशल स्तर पर कम निर्भर है, प्रक्रिया की गुणवत्ता केवल परिभाषित प्रक्रिया मापदंडों पर निर्भर है, उत्पाद की गुणवत्ता की गारंटी देना आसान है, और उत्पाद की अस्वीकृति दर हाथ से ले-अप प्रक्रिया की तुलना में कम है। ब्लेड के उत्पादन में आरटीएम प्रक्रिया की सीमाएं हैं, सबसे पहले, लागत। आरटीएम मोल्ड उपकरण बहुत महंगा है। इसके अलावा, क्योंकि आरटीएम एक बंद मोल्ड प्रक्रिया है, राल प्रवाह की स्थिति की भविष्यवाणी करना मुश्किल है, और अयोग्य उत्पादों का उत्पादन करना आसान है।
7、पवन टरबाइन ब्लेड-वैक्यूम जलसेक मोल्डिंग प्रक्रिया
वैक्यूम जलसेक मोल्डिंग प्रक्रिया फाइबर प्रबलित सामग्री को सीधे मोल्ड पर है, फाइबर प्रबलित सामग्री में स्ट्रिपिंग परत की एक परत के शीर्ष पर, स्ट्रिपिंग परत आमतौर पर कम छिद्रण, फाइबर कपड़े की कम पारगम्यता की एक बहुत पतली परत होती है, उच्च पारगम्यता माध्यम पर स्ट्रिपिंग परत, और फिर एक वैक्यूम फिल्म के साथ लपेटा और सील कर दिया जाता है। वैक्यूम पंप नकारात्मक दबाव की स्थिति में पंपिंग, फ़ीड ट्यूब के माध्यम से राल पूरे सिस्टम में, गाइड ट्यूब के माध्यम से राल प्रवाह की मुख्य दिशा का मार्गदर्शन करने के लिए।
गाइड क्लॉथ राल को ले-अप के हर कोने में वितरित करता है, और रिलीज क्लॉथ को ठीक करने के बाद छील दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कम गोंद सामग्री के साथ एक घना ले-अप बनता है। वैक्यूम इन्फ्यूजन मोल्डिंग प्रक्रिया पवन टरबाइन ब्लेड के निर्माताओं के लिए आदर्श है। मानक आरटीएम की तुलना में, यह समय बचाता है, बहुत कम मशीन वाष्पशील है, श्रम की स्थिति में सुधार करता है, खतरनाक पदार्थों के लिए ऑपरेटर के जोखिम को कम करता है, पर्यावरण संरक्षण के लिए लोगों की मांगों को पूरा करता है, काम के माहौल में सुधार करता है, और प्रक्रिया को संचालित करना सरल है। उसी समय, वैक्यूम सहायता हवा के बुलबुले को पूरी तरह से खत्म कर सकती है, उत्पाद छिद्रण को कम कर सकती है, और उत्पाद गोंद सामग्री को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती है।
उत्पाद की गुणवत्ता की उच्च स्थिरता और अच्छी पुनरावृत्ति। उत्पाद की अच्छी स्पष्ट गुणवत्ता, समान ले-अप और पतली मोटाई, उच्च शक्ति, हाथ-ले-अप मोल्डिंग तन्य शक्ति के सापेक्ष 20% से अधिक की वृद्धि हुई, प्रक्रिया को उच्च मोल्ड की आवश्यकता नहीं है, मोल्ड बनाना सरल है, पारंपरिक RTM प्रक्रिया की तुलना में, इसकी मोल्ड लागत 50 से 70% तक कम हो सकती है।
पवन ऊर्जा व्यवसाय के जोरदार विकास के साथ, समग्र पवन टरबाइन ब्लेड बड़े पैमाने पर विकास की दिशा की जटिलता के लिए। पवन टरबाइन ब्लेड के निर्माण में विभिन्न प्रक्रियाओं को लागू किया जाता है। विभिन्न पवन टरबाइन ब्लेड की विशेषताओं के अनुसार, कम लागत और उच्च गुणवत्ता वाले पवन टरबाइन ब्लेड प्राप्त करने के लिए उपयुक्त प्रक्रिया को उचित रूप से अपनाया जाता है।
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