风电叶片模具远红外加热系统结构技术方案

一种风电叶片模具远红外加热系统结构，主要采用纳米碳素加热布为热源，在兆瓦级风电叶片模具制作时，将该加热布贴附于模具外壳体，通过持续的远红外辐射来实施模具加热，热传导快速且易于控制热量，以达到模具表面层叶片产品之树脂固化参数的要求；加热区域与控制器搭配设置，控制器上接入加热布的高温导线，另于加热区域各设置两个温度传感器并接入控制器内，所有的控制器集中设置于控制柜内，统一配接入微处理器控制，可接入计算机通过设置程序来实施温度的精准控制。本创作改良习用技术水路及电热丝等加温模式，达到模具制作结构简化、降低重量、维修容易、控温精确等诸多优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风电叶片模具远红外加热系统结构，特别是关于一种用于兆 瓦级风电叶片模具之加热系统装置与结构。
技术介绍
近年来，风力发电为国家重点发展的绿能产业，其中，风电机组的设置在考虑发电 的功率与效能下而趋向于大型化，以撷取更多的风能，产生更多的电力，符合风场利用之经 济效益，于是，大型化兆瓦级风电叶片就相应产生了。风电叶片由大型的叶片模具制作成形，藉由在叶片模具上铺设复数层的玻纤布， 以真空灌注将树脂浸入后固化制成；前提，树脂的固化对于叶片的制作有着决定性的影响， 而协助树脂固化，则需仰赖模具的加热系统，将模具加热至叶片树脂固化指定的温度参数； 常见的风电叶片模具加热方法，有水循环加热系统及电加热系统两种，兹简述如下1、水循环加热系统(模内流体介质加热体系)，请参阅图1及图2所示模内水路 (或是蒸汽、热油等)循环加热系统已经是一种比较成熟且应用广泛的技术，主要透过加热 (或冷却)流体介质的设备，使热水(或热媒质)通过预埋于风叶模具内部的加热管路20， 进行热流体循环来对模具实施加热；图1为模具翻转之背面局部示意图，可看出加热管路 20系介于风叶模具表面层10与下覆层30之间，而表面层10与下覆层30均为环氧树脂材 质，将加热管路20封入模具内，下覆层30外侧覆盖以保温棉，即成叶片模具结构。水循环加热系统运用于风叶模具加热，其加热速率稳定可控，模具温差可控，不会 存在部分区域过热或不加热的现象，加热管路20使用寿命较长，同时该循环体系还有一个 好处，就是可以反向(冷却)使用于固化后之部件冷却或控制放热曲线。水(流体介质)循环加热的不便处在于需要组织及建构循环加热管路20和加热 流体介质的设备，如图2所示，在模具内设置循环的加热管路20，该管路包括入水管路23及 出水管路26，整组内置的循环加热管路20，不仅增加模具成本外，管路排设将会延长模具 生产的周期；此外，由于水循环系统需预先使用模温机将水在外部加热，然后再通过软管进 入风叶模具内部加热管路20，在模温机以电加热对水实施加热，加热过程存在热能损耗，在 模具实施加热完后，循环系统内部管路的热水要排放掉，又造成部分热能损耗，使得整个系 统能耗较大，有热能效率不高的缺陷，增加了使用成本；如水循环加热系统在加热管路20 中如果出现了管路阻塞或泄漏，因加热管路20系埋入模具内部，维修十分困难，将会影响 模具寿命。另一方面，考虑到流体介质和预埋的加热管路20，加热管路20—般采用铜管，加 上铜管周围铺覆的导热媒质(一般为铝粉或铜粉与树脂的混合物)，再加上模具支撑结构， 整个模具重量相对增加，对模具支撑强度的要求也提高，造成模具钢架支撑重量也会提高， 于是整个模具的重量增加，相较于同等尺寸(1.5MW模具)电加热模具，重量至少增加4吨。另一阻碍，是当热量逐渐被模具吸收而产生温度差，导致在出水管路26出口处流 出的流体温度明显低于入水管路23入口处温度，使得模具加热不均勻。此一问题虽可透过 加速流体的流动和降低传热量来改善，但该因素常被操作者忽略而形成模具加热区域不均勻的现象。利用水来作为热媒质还存在另一个缺点加热温度范围受到(热媒质本身的沸 点)限制，若树脂固化体系温度要求超过100°c时，则该系统无法达到温度需求。2、电加热系统(模具内置电热丝加热)电(热丝)加热系统主要透过镶嵌于模 具内部的电热丝29，请参阅图3所示，在通电的情况下，以电热丝29为热源进行模具加热， 并与数控技术相结合，借助于计算机模拟系统，来控制温度分布的一种模具加热体系。电加热系统相较于水加热系统的好处是加热可控性佳，能耗降低(水加热采用 两台模温机功率约144KW，电加热系统加热总功率约为110KW)，模具重量较轻，综合模具制 造成本更低等优点。借助于计算机模拟系统，能准确控制温度分布，同时在叶片制作的固化 过程中，可利用热电偶或热显像照相机和数据记录器来记录温度分布。透过带有微处理器 的控制器，能根据区域和时间得到预计的温度分布，控制部件更能预先对步骤、梯度、控制 和冷却温度分布进行编程，达到模具加热体系更高效能的目的。但是电加热系统存在一明显的缺陷就是电热丝29被镶嵌在模具内部，由于电热 丝29及温度控制线路较容易损坏，导致该加热系统维护成本高。例如电热丝29的损坏，需 使用热成像仪来查找断路点，与前述水加热系统相同地，在风叶模具表面层10背面铺设电 热丝29，同样以玻璃钢作为下覆层封合之模具结构，当电热丝29损坏时，检修模具设备之 费用高、时间长，同时要破坏模具结构来更换元器件，影响模具使用寿命。同时电加热元器 件若发生异常，可能导致局部加热过高，使叶片产品表面出现烧焦状；若不加热，则可能导 致产品固化不完全，影响产品质量与结构强度。如上所述，两种习用技术均存在着若干疏失，而亟待改善者；鉴于上述习用技术的 诸项缺失，创作人凭借着多年风电叶片领域的从业经验，潜心研究，终于得出本技术创 作风电叶片模具远红外加热系统结构。
技术实现思路
本技术创作风电叶片模具远红外加热系统结构的主要目的，在于解决习用叶 片模具内置形式之水循环加热、电加热系统之管路或加热元器件损坏维修不易的缺失；次 一目的在于克服叶片模具加热系统的加热异常控制；又一目的在于延长模具使用寿命及避 免影响正常生产状况发生。运用本技术创作风电叶片模具远红外加热系统结构，其创作主要采用纳米碳 素加热布为热源，该纳米碳素加热布以碳素为发热素材，且该加热布已普遍运用于房屋地 暖方面，通过持续的远红外辐射来实施模具加热，热传导快速且容易控制热量；模具制作 时，纳米碳素加热布贴附于模具表面层背面(内表面用于产品生产)，不需预埋于模具壳体 内部，若加热布出现故障，仅需除去加热布外覆盖之保温棉即可，易于更换；系统通过带有 微处理器的控制器，利用计算机模拟系统，准确控制温度分布，以达到模具加热的目的；远 红外加热系统由纳米碳素加热布作为热源，利用粘接剂分区域固定于模具壳体外表面，该 加热布与模具表面层背面贴合良好，粘接牢固；用焊锡将耐高温导线分别与纳米碳素加热 布的金属电极端点连接牢固，用环氧耐高温密封绝缘胶将裸露导电区域密封良好；一个加 热区域配置一个控制器，控制器上接入连接加热布的高温导线，该加热区域配置两个温度 传感器并接入控制器内，所有的控制器集中于控制箱内，接入微处理器统一控制，并可接入 计算机通过设置程序来实施温度的精准控制。运用本技术创作风电叶片模具远红外加热系统结构，可达到主要的效果及优 点有1.加热热源不采用模内嵌入式结构，在模具制作上可节省制造周期，在不会影响模 具整体结构强度下，模具可以做到更轻；此外，模具维修、维护方便，不需对模具结构作破 坏，模具使用寿命可大为延长。2.采用纳米碳素加热布作为加热系统的热源，安装简单、方 便、可移动调整至适当区域；100%的热能源效率，能耗低，相较于其他产品可节能20% 50% ；无需预热，升温速度快，无需后期的维护管理；加热布种不含有任何电阻丝，使用安装 中可以任意打孔，不影响正常发热，不会触电，即使中间有破损也不影响整体加热效果。该加热控制系统硬件部分采用NI (National Instrument)高性能板卡为支撑，通 过板卡采集各个区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电叶片模具远红外加热系统结构，构成要件系包括有叶片模具、纳米碳素加热布、控制器、控制箱等，其特征乃在于：采用纳米碳素加热布为热源；在风电叶片模具制作时，将纳米碳素加热布贴合模具壳体外表面，分区段纳米碳素加热布配接控制器，集中进行温控加热。

【技术特征摘要】
一种风电叶片模具远红外加热系统结构，构成要件系包括有叶片模具、纳米碳素加热布、控制器、控制箱等，其特征乃在于采用纳米碳素加热布为热源；在风电叶片模具制作时，将纳米碳素加热布贴合模具壳体外表面，分区段纳米碳素加热布配接控制器，集中进行温控加热。2.根据权利要求1所述的风电叶片模具远红外加热系统结构，其中，高温导线系用以 连接纳米碳素加热布与控制器。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嶙，成源，王晓南，肖波，
申请(专利权)人：力仓风力设备上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]