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智能化葉片模具對接應用案例兼容、互補的智能化葉片模具對接應用案例，風電葉片作為風力發電系統中，將風能轉化為機械能的關鍵部件,其尺寸精確度、空氣動力性能以及製作成本，直接決定了發電效率和度電成本。

一、背景

1、技術應用所述行業特點、機遇與挑戰

風電葉片作為風力發電系統中，將風能轉化為機械能的關鍵部件,其尺寸精確度、空氣動力性能以及製作成本，直接決定了發電效率和度電成本。然而風電葉片是複合材料製品，其成型過程要在模具中完成，即在成型的同時，也完成了最終結構（毛坯）件的成型，所以葉片模具決定了製品的幾何邊界、氣動外形，明確了與其他零部件的關係，決定着製品的內部質量和表面狀態，因此葉片模具作為大尺寸構件，其技術水平直接決定了葉片質量的優劣，成為風電葉片製作的關鍵裝備。

雙一科技是山東省製造業單項冠軍企業，在非金屬精密模具、新能源風電複合材料部件產品領域具有很高的知名度和產品美譽度。目前，公司非金屬精密模具年產量60000平米左右、機艙罩年產量約4000套左右。主要客戶群體覆蓋國內國外風電行業龍頭骨幹企業，國外客戶主要有維斯塔斯、西門子歌美颯、GE等，國內客戶主要有金風、株洲時代新材、許繼電氣等。

2021年以來，隨着陸上風電搶裝行情結束，整個產業鏈的相關企業發展陷入低谷。風機投標價格幾近腰斬，競爭的慘烈迫使相關配套企業不得不把成本控制放在了首位。在此背景下，創建兼容、互補的智能化葉片模具對接應用變的尤為重要。

2、技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性和重要意義

目前風電機組更新換代較快，葉片模具的迭代也在不斷的加速，葉片模具一般有玻璃鋼殼體、鋼支架、液壓翻轉系統、加熱系統、真空系統、定位工裝法蘭等幾部分組成。如何通過不同生產廠家、不同結構形式部件的兼容、快速對接，實現模具製造、應用成本的降低成為重要的研究課題。對於加熱系統，水加熱模具較容易解決，無論哪家生產的分段模具，將各段模具的管路通過管件連接起來，就可以順利實現加熱；對於電加熱系統，同一廠家生產的模具對接相對簡單，但是不同廠家的模具對接，則是一個難題。由於各家的電加熱系統差異較大，加熱絲、溫控器、溫度探頭不同，無法用同一種加熱控制系統進行協調。但是如果分段單獨加熱，不僅操作麻煩，容易出錯，還很難保證升溫速率和加熱均勻性的一致性，影響葉片產品質量。如果設計一種新型電加熱控制系統，可以兼容不同溫度探頭和溫控器，實現不同廠家電加熱葉片模具的兼容互換，就會大大提高了企業的產品競爭力。

二、應用案例

1、項目概述

面對風電行業難題，雙一科技積極相應「十四五」規劃，立足企業優勢。為更好的服務風電行業的發展需求，提出了：「苦練內功、搭建橋樑；創建兼容、互補的智能化葉片模具對接應用」。主體思路是：目前風電機組更新換代較快，葉片模具的迭代也不斷的加速，在葉片模具改造環節，大膽提出實現不同生產廠家、不同結構形式以及不同形式的加熱系統實現葉片智能模具兼容快速對接的方案。這項措施，在2021年大放異彩，為雙一科技及服務客戶渡過當前的難關做出了突出貢獻。

2、主要效益

通過新開發的快速拼接智能化模具方案，可以大大縮短客戶設計周期，加快客戶新機上市時間，從而提前占領市場，提高了經濟效益。依據這套加熱系統，僅僅在株洲時代新材一家公司，在2021年1-3季度，雙一科技就幫助客戶更換了13套模具的葉型並成功生產了合格的葉片，獲得用戶好評。

三、技術要點

葉片模具一般有玻璃鋼殼體、鋼支架、液壓翻轉系統、加熱系統、真空系統、定位工裝法蘭等幾部分組成。其中，液壓翻轉、加熱系統、鋼結構是成本占比最高的3個部分。雙一科技主要從以上「三大系統」進行優化提升，實現不同葉片模具生產商的兼容互補。

電加熱系統：對於電加熱系統，同一廠家生產的模具對接相對簡單，但是不同廠家的模具對接，則是一個難題。由於各家的電加熱系統差異較大，加熱絲、溫控器、溫度探頭不同，無法用同一種加熱控制系統進行協調。但是如果分段單獨加熱，不僅操作麻煩，容易出錯，還很難保證升溫速率和加熱均勻性的一致性，影響葉片產品質量。雙一科技最新研製的PLC-simple電加熱控制系能夠從以下方面實現與國內外現有葉片模具的製作廠商更大的兼容。

（1）可接入並控制現有大部分廠家所生產的模具。

（2）接入傳感器涵蓋多種熱電偶：K、S、R、WRe3-25、WRe5-26、E、J、T、B、N等。

熱 電 阻：Pt100、Cu50、Cu53等。

（3）可接入電壓涵蓋380V和220V，可任意切換組合。

（4）西門子CPU算法控制，單櫃可達16路PID加熱控制，PWM輸出。

（5）加熱控制，機械觸點斷開。交流接觸器和固態繼電器雙控模式，實現模具加熱雙保險。

（6）輸入傳感器，可選擇輸入傳感器，可選擇最大值或平均值傳感器輸入。

翻轉系統：雙一科技幾年前與配套供應商合作，開發出了分體式翻轉臂及相關控制系統。如果客戶更換葉片模具的葉尖（葉根），需要適當增加或減少翻轉臂，就如同排積木一樣，很容易對翻轉臂及其控制系統進行增減，大大降低了模具改造難度和費用。雙一科技設計的翻轉系統結構方案，能夠實現與現有模具廠商不同翻轉梁的結構形式，實現可拆卸、快捷安裝的對接；可針對改造模具的現有實際情況，對尖部、根部或者中間改造段進行翻轉位置的有限元分析優化，在滿足現有結構形式的基礎上，確保葉片模具更加有效的翻轉。同時確保翻轉臂支撐軸同軸偏差小於1mm。為葉片更好的生產保駕護航。

鋼結構系統：針對目前葉片模具生產廠商在模具展向、弦向調節機構的形式不同，鋼架的加固形式的各種各樣。為實現更加有效的鋼結構對接，同時滿足葉片生產的強度和變形。雙一科技目前採用低高度、高強度，兩個方面優化改造段的剛度結構，根據改造段在整體的位置結構，對鋼結構變形及受載應力進行多角度狀態的有限元分析。

「三大系統」的有效兼容銜接，為雙一科技與業內廠家搭建起一座更加穩固的橋樑。為風電葉片製造商在經濟有效性、技術銜接性、應用可靠性等方面，提供了更好的服務。也充分體現了雙一科技致力於打造全球複合材料成型工藝一體化解決方案供應商的發展願景。自2021年以來，雙一科技已經應用改造了二十多套葉片模具，均能滿足客戶的需求，得到了行業的高度認可。

四、應用前景

當前在國家「碳中和」戰略落地實施的大背景下，權威人士普遍預測風電市場具有巨大的發展前景，主要原因如下：

1、風電屬於可再生的清潔能源，越來越受到世界各國的重視

風能作為一種清潔的可再生能源，其儲量巨大，全球風力資源的儲量約為53萬億千瓦時/年，理論上只要能開發出50%的風力資源就可滿足全球的電力能源需求；另外各國為應對氣候變化、推行碳達峰、碳中和、節能減排以及非化石能源占一次能源消費比重降低的承諾，風電具有廣闊的發展前景。

2、風力發電已經形成與傳統發電模式競爭的格局

從國家風電補貼政策退出的背後反映出，在能源短缺、風電技術升級、度電成本降低、風電消納比例不斷提升的大形勢下，風力發電已經形成與傳統發電模式競爭的格局。

3、海上風電正處於高位發展期

2018年1月1日我國實施新上網標杆電價，但維持海上風電上網標杆電價不變。由此可看出國家政策導向，引導風電項目開發向非限電地區轉移，並鼓勵海上風電開發。我國海上風能資源豐富，海上風電技術逐步成熟並具備了國際競爭力，因為未來海上風電市場將處於高位發展期。

基於以上原因風力發電已經不再是補充能源，而成為最具有商業化發展前景的新興能源，所以風電市場前景非常廣闊，由此造成對風電葉片模具產品需求旺盛。