智能化叶片模具对接应用案例

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智能化叶片模具对接应用案例兼容、互补的智能化叶片模具对接应用案例，风电叶片作为风力发电系统中，将风能转化为机械能的关键部件,其尺寸精确度、空气动力性能以及制作成本，直接决定了发电效率和度电成本。

目录

一、背景

1、技术应用所述行业特点、机遇与挑战

风电叶片作为风力发电系统中，将风能转化为机械能的关键部件,其尺寸精确度、空气动力性能以及制作成本，直接决定了发电效率和度电成本。然而风电叶片是复合材料制品，其成型过程要在模具中完成，即在成型的同时，也完成了最终结构（毛坯）件的成型，所以叶片模具决定了制品的几何边界、气动外形，明确了与其他零部件的关系，决定着制品的内部质量和表面状态，因此叶片模具作为大尺寸构件，其技术水平直接决定了叶片质量的优劣，成为风电叶片制作的关键装备。

双一科技是山东省制造业单项冠军企业，在非金属精密模具、新能源风电复合材料部件产品领域具有很高的知名度和产品美誉度。目前，公司非金属精密模具年产量60000平米左右、机舱罩年产量约4000套左右。主要客户群体覆盖国内国外风电行业龙头骨干企业，国外客户主要有维斯塔斯、西门子歌美飒、GE等，国内客户主要有金风、株洲时代新材、许继电气等。

2021年以来，随着陆上风电抢装行情结束，整个产业链的相关企业发展陷入低谷。风机投标价格几近腰斩，竞争的惨烈迫使相关配套企业不得不把成本控制放在了首位。在此背景下，创建兼容、互补的智能化叶片模具对接应用变的尤为重要。

2、技术应用所解决的行业难点、热点问题，必要性和重要意义

目前风电机组更新换代较快，叶片模具的迭代也在不断的加速，叶片模具一般有玻璃钢壳体、钢支架、液压翻转系统、加热系统、真空系统、定位工装法兰等几部分组成。如何通过不同生产厂家、不同结构形式部件的兼容、快速对接，实现模具制造、应用成本的降低成为重要的研究课题。对于加热系统，水加热模具较容易解决，无论哪家生产的分段模具，将各段模具的管路通过管件连接起来，就可以顺利实现加热；对于电加热系统，同一厂家生产的模具对接相对简单，但是不同厂家的模具对接，则是一个难题。由于各家的电加热系统差异较大，加热丝、温控器、温度探头不同，无法用同一种加热控制系统进行协调。但是如果分段单独加热，不仅操作麻烦，容易出错，还很难保证升温速率和加热均匀性的一致性，影响叶片产品质量。如果设计一种新型电加热控制系统，可以兼容不同温度探头和温控器，实现不同厂家电加热叶片模具的兼容互换，就会大大提高了企业的产品竞争力。

二、应用案例

1、项目概述

面对风电行业难题，双一科技积极相应“十四五”规划，立足企业优势。为更好的服务风电行业的发展需求，提出了：“苦练内功、搭建桥梁；创建兼容、互补的智能化叶片模具对接应用”。主体思路是：目前风电机组更新换代较快，叶片模具的迭代也不断的加速，在叶片模具改造环节，大胆提出实现不同生产厂家、不同结构形式以及不同形式的加热系统实现叶片智能模具兼容快速对接的方案。这项措施，在2021年大放异彩，为双一科技及服务客户渡过当前的难关做出了突出贡献。

2、主要效益

通过新开发的快速拼接智能化模具方案，可以大大缩短客户设计周期，加快客户新机上市时间，从而提前占领市场，提高了经济效益。依据这套加热系统，仅仅在株洲时代新材一家公司，在2021年1-3季度，双一科技就帮助客户更换了13套模具的叶型并成功生产了合格的叶片，获得用户好评。

三、技术要点

叶片模具一般有玻璃钢壳体、钢支架、液压翻转系统、加热系统、真空系统、定位工装法兰等几部分组成。其中，液压翻转、加热系统、钢结构是成本占比最高的3个部分。双一科技主要从以上“三大系统”进行优化提升，实现不同叶片模具生产商的兼容互补。

电加热系统：对于电加热系统，同一厂家生产的模具对接相对简单，但是不同厂家的模具对接，则是一个难题。由于各家的电加热系统差异较大，加热丝、温控器、温度探头不同，无法用同一种加热控制系统进行协调。但是如果分段单独加热，不仅操作麻烦，容易出错，还很难保证升温速率和加热均匀性的一致性，影响叶片产品质量。双一科技最新研制的PLC-simple电加热控制系能够从以下方面实现与国内外现有叶片模具的制作厂商更大的兼容。

（1）可接入并控制现有大部分厂家所生产的模具。

（2）接入传感器涵盖多种热电偶：K、S、R、WRe3-25、WRe5-26、E、J、T、B、N等。

热 电 阻：Pt100、Cu50、Cu53等。

（3）可接入电压涵盖380V和220V，可任意切换组合。

（4）西门子CPU算法控制，单柜可达16路PID加热控制，PWM输出。

（5）加热控制，机械触点断开。交流接触器和固态继电器双控模式，实现模具加热双保险。

（6）输入传感器，可选择输入传感器，可选择最大值或平均值传感器输入。

翻转系统：双一科技几年前与配套供应商合作，开发出了分体式翻转臂及相关控制系统。如果客户更换叶片模具的叶尖（叶根），需要适当增加或减少翻转臂，就如同排积木一样，很容易对翻转臂及其控制系统进行增减，大大降低了模具改造难度和费用。双一科技设计的翻转系统结构方案，能够实现与现有模具厂商不同翻转梁的结构形式，实现可拆卸、快捷安装的对接；可针对改造模具的现有实际情况，对尖部、根部或者中间改造段进行翻转位置的有限元分析优化，在满足现有结构形式的基础上，确保叶片模具更加有效的翻转。同时确保翻转臂支撑轴同轴偏差小于1mm。为叶片更好的生产保驾护航。

钢结构系统：针对目前叶片模具生产厂商在模具展向、弦向调节机构的形式不同，钢架的加固形式的各种各样。为实现更加有效的钢结构对接，同时满足叶片生产的强度和变形。双一科技目前采用低高度、高强度，两个方面优化改造段的刚度结构，根据改造段在整体的位置结构，对钢结构变形及受载应力进行多角度状态的有限元分析。

“三大系统”的有效兼容衔接，为双一科技与业内厂家搭建起一座更加稳固的桥梁。为风电叶片制造商在经济有效性、技术衔接性、应用可靠性等方面，提供了更好的服务。也充分体现了双一科技致力于打造全球复合材料成型工艺一体化解决方案供应商的发展愿景。自2021年以来，双一科技已经应用改造了二十多套叶片模具，均能满足客户的需求，得到了行业的高度认可。

四、应用前景

当前在国家“碳中和”战略落地实施的大背景下，权威人士普遍预测风电市场具有巨大的发展前景，主要原因如下：

1、风电属于可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视

风能作为一种清洁的可再生能源，其储量巨大，全球风力资源的储量约为53万亿千瓦时/年，理论上只要能开发出50%的风力资源就可满足全球的电力能源需求；另外各国为应对气候变化、推行碳达峰、碳中和、节能减排以及非化石能源占一次能源消费比重降低的承诺，风电具有广阔的发展前景。

2、风力发电已经形成与传统发电模式竞争的格局

从国家风电补贴政策退出的背后反映出，在能源短缺、风电技术升级、度电成本降低、风电消纳比例不断提升的大形势下，风力发电已经形成与传统发电模式竞争的格局。

3、海上风电正处于高位发展期

2018年1月1日我国实施新上网标杆电价，但维持海上风电上网标杆电价不变。由此可看出国家政策导向，引导风电项目开发向非限电地区转移，并鼓励海上风电开发。我国海上风能资源丰富，海上风电技术逐步成熟并具备了国际竞争力，因为未来海上风电市场将处于高位发展期。

基于以上原因风力发电已经不再是补充能源，而成为最具有商业化发展前景的新兴能源，所以风电市场前景非常广阔，由此造成对风电叶片模具产品需求旺盛。