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風(fēng)力發(fā)電是人類取之不盡用之不竭的自然資源，利用風(fēng)力發(fā)電可減少環(huán)境污染、節(jié)省煤炭及石油等天然能源。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，可再生能源的利用已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，因此有著廣闊的發(fā)展前景。
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要有3大特點(diǎn)：①靈活性強(qiáng)，既可并網(wǎng)運(yùn)行，也可離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)還可與其它能源技術(shù)互補(bǔ)組成發(fā)電系統(tǒng)；②風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式可為電網(wǎng)補(bǔ)充電力，特別是小型風(fēng)電機(jī)組可為邊遠(yuǎn)地區(qū)提供生產(chǎn)、生活用電；③具有建設(shè)周期短、裝機(jī)規(guī)模靈活、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、發(fā)電方式多樣等優(yōu)點(diǎn)，因此受到全發(fā)達(dá)和發(fā)展中的特別關(guān)注。
隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境清潔能源的進(jìn)一步需求，在“十一五”規(guī)劃中已把風(fēng)電技術(shù)納入未來國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)支柱，并明確提出要增大風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已有數(shù)十家公司從事風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究和制造。風(fēng)電領(lǐng)域的崛起，給與之配套的機(jī)艙罩帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，從零五年起北玻院開始研制機(jī)艙罩，經(jīng)過3年多的努力，研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)隊(duì)伍不斷壯大，生產(chǎn)能力初見規(guī)模，本文就1.5MW機(jī)艙罩的研究進(jìn)行詳細(xì)論述。
1 機(jī)艙罩的設(shè)計(jì)
1.1 總體思路
1.5MW機(jī)艙罩的外形尺寸一般在L*W*H＝9800*5000*4500mm左右，面對(duì)這一龐然大物，如何滿足風(fēng)電裝機(jī)安全和使用要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性便成為機(jī)艙罩技術(shù)的核心。圍繞這一技術(shù)關(guān)鍵，我們重點(diǎn)從三個(gè)方面入手，一是運(yùn)用有限元分析，合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；第二為優(yōu)化殼體厚度和剛度；第三為合理布局筋板的組裝及整機(jī)組裝的匹配性。圖1所示為機(jī)艙罩整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[-page-] 1.2 結(jié)構(gòu)分析
通過對(duì)產(chǎn)品三維建模，在滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求及荷載前提下進(jìn)行有限元分析，如圖2所示。
2 試制及組裝
2.1 模具的制作
模具制造是實(shí)現(xiàn)機(jī)艙罩生產(chǎn)的步，而模具分模面的合理性，則是確保制造和脫模順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)模具制造的合理性，重點(diǎn)需要解決好以下幾點(diǎn)：
(1)模具必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠承受脫模時(shí)的沖擊，確保加工、組裝和使用過程中不變形；[-page-]
(2)模具拐角的曲率應(yīng)盡量加大，特別是內(nèi)側(cè)拐角曲率半徑應(yīng)大于2mm，避免由于纖維的回彈，在拐角周圍形成氣泡空洞；
(3)拼裝模和組合模，分模面的開設(shè)除滿足容易脫模外，注意不要開設(shè)在表面質(zhì)量要求高或受力大的部位；
(4)模具有一定的耐熱性，熱處理變形??；
(5)模具要具有一定的重復(fù)使用頻次。
機(jī)艙罩玻璃鋼模具制作流程如下所示：
2.2 零部件產(chǎn)品的成形
產(chǎn)品成型工藝流程，如下所示：
在機(jī)艙罩產(chǎn)品及其附屬配件生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品的外觀，增強(qiáng)層的鋪覆層數(shù)和分次固化次數(shù)嚴(yán)格控制。由于產(chǎn)品體積大，外形復(fù)雜糊制產(chǎn)品不能一次成型，主要考慮工藝的可行性，做必要的試驗(yàn)得到數(shù)據(jù)給出合理的工藝。在糊制過層中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需提前對(duì)所用原材料（包括膠衣、樹脂等）做凝膠試驗(yàn)，以便更合理確定生產(chǎn)工藝。[-page-]
2.3 產(chǎn)品成型過程中的注意要點(diǎn)
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)所需力學(xué)性能數(shù)據(jù)選用合理的基體材料和增強(qiáng)材料；
(2)因該產(chǎn)品使用周期長(zhǎng)、環(huán)境惡劣，選用的產(chǎn)品膠衣應(yīng)具備耐老化性能；
(3)根據(jù)產(chǎn)品的厚度進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)，以此確定合理的生產(chǎn)工藝：
(4)增強(qiáng)材料的鋪覆和搭接應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制；
(5)對(duì)產(chǎn)品后續(xù)補(bǔ)強(qiáng)和檢修部件尺寸進(jìn)行控制，避免影響裝機(jī)過程中相關(guān)配合的干涉；
(6)對(duì)拼裝合模過程中尺寸進(jìn)行控制，以保證生產(chǎn)產(chǎn)品的通用性；
(7)對(duì)產(chǎn)品制作工藝進(jìn)行宣貫。
2.4 產(chǎn)品的總裝
機(jī)艙罩產(chǎn)品體積大，所需的附屬配件多。復(fù)雜型號(hào)機(jī)艙罩配件多達(dá)數(shù)十件，只有達(dá)到將上述所有部件完整地組合成一個(gè)有機(jī)的整體，才能夠交付用戶方使用。那么，先要制作相關(guān)的總裝以保證產(chǎn)品孔位既符合圖紙尺寸的要求，同時(shí)又能提高生產(chǎn)效率。機(jī)艙罩產(chǎn)品總裝是檢驗(yàn)產(chǎn)品效果非常重要的一環(huán)，只有組裝后的產(chǎn)品尺寸全部符合設(shè)計(jì)要求，機(jī)艙罩才能同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完美地配合。組裝前先對(duì)產(chǎn)品的組裝次序進(jìn)行合理地安排，盡可能地將一些小件安裝在一起后形成準(zhǔn)大件，讓準(zhǔn)大件與準(zhǔn)大件之間再進(jìn)行裝配，對(duì)裝配的場(chǎng)地和裝配所需高度進(jìn)行合理地規(guī)劃，配好相關(guān)的吊運(yùn)器材以及裝配過程中所需的相關(guān)工具，對(duì)組裝工人進(jìn)行重點(diǎn)部位的講解培訓(xùn)，使其在組裝前對(duì)所組裝產(chǎn)品的連接先后和相關(guān)配合方式了解，同時(shí)使里面的電線配管保證暢通，以及檢修平臺(tái)的組裝，總之，用短的時(shí)間組裝出滿意合格的產(chǎn)品。
2.5 產(chǎn)品的檢驗(yàn)
在目前風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)日益擴(kuò)大并且產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境下，只有高質(zhì)量的產(chǎn)品才能生存，加上機(jī)艙罩產(chǎn)品本身形體大，工序多，部件復(fù)雜，配合尺寸多，公差小。這就要求檢驗(yàn)需全程跟蹤，不論是從模具的設(shè)計(jì)制作，還是原材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)，都必須嚴(yán)格控制，先編制合理的檢驗(yàn)流程，對(duì)關(guān)鍵工位進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的控制，編制并填寫相關(guān)的檢驗(yàn)記錄單和轉(zhuǎn)序卡。根據(jù)這些情況，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置專門的質(zhì)檢員，對(duì)每個(gè)關(guān)鍵工序進(jìn)行過程監(jiān)督檢驗(yàn)，配合中的關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)檢驗(yàn)記錄表，這樣就對(duì)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)提供保證。
3 結(jié)論
(1)利用復(fù)合材料的優(yōu)異性能，成功地研制出1.5MW的機(jī)艙罩產(chǎn)品，同時(shí)利用有限元分析，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品的外觀進(jìn)一步美化；
(2)對(duì)機(jī)艙罩等相關(guān)大型玻璃鋼制品進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)組裝，形成產(chǎn)品的批量化制作;
(3)依據(jù)上述思路，對(duì)不同風(fēng)力發(fā)電設(shè)備配套用機(jī)艙罩設(shè)計(jì)研發(fā)提供指導(dǎo)。