隨著地球上煤炭、石油以及天然氣等傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭,風(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用也日益受到關(guān)注,已成為能源領(lǐng)域最富商業(yè)前途的項(xiàng)目之一,在國(guó)內(nèi)外正迅速發(fā)展。其中的風(fēng)力發(fā)電除了在我國(guó)已有了高速增長(zhǎng),在世界上其他地方也同樣發(fā)展火熱。據(jù)商業(yè)公司預(yù)測(cè),在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),全球大型風(fēng)力渦輪機(jī)市場(chǎng)將以每年20%的速度增長(zhǎng),而中國(guó)的增長(zhǎng)速度甚至可能更快。
因此,全球風(fēng)電發(fā)電企業(yè)正處于競(jìng)爭(zhēng)激烈的發(fā)展過(guò)程中,國(guó)內(nèi)的發(fā)展商正互相追趕,但與國(guó)外風(fēng)電巨頭相比,還有一定的距離。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的風(fēng)電葉片影響著整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。風(fēng)電葉片中的材料體系和制造工藝決定了其發(fā)展水平。在當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電葉片發(fā)展中,復(fù)合材料被運(yùn)用得最為普遍。復(fù)合材料在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中的主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)子葉片、機(jī)艙罩和整流罩的制造過(guò)程中。
風(fēng)電行業(yè)內(nèi)某大型轉(zhuǎn)子葉片制造公司(以下簡(jiǎn)稱“該公司”),通過(guò)設(shè)備升級(jí),采用全新的中央真空系統(tǒng)為其風(fēng)力轉(zhuǎn)子葉片的生產(chǎn)提供真空環(huán)境,實(shí)現(xiàn)節(jié)能 50% 以上。通過(guò)為樹(shù)脂灌注集中供應(yīng)真空,不僅能實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果,還能夠降低轉(zhuǎn)子葉片生產(chǎn)車間的噪音、減少熱排放。該中央真空系統(tǒng)被安裝在一個(gè)獨(dú)立房間內(nèi),為該公司所有的生產(chǎn)車間提供真空需求。
該公司從自2001年開(kāi)始生產(chǎn)風(fēng)電轉(zhuǎn)子葉片,目前一共有約2500名員工在旗下工廠生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)的組件。員工在工廠內(nèi)的工作實(shí)行三班制,目前生產(chǎn)各種類型的轉(zhuǎn)子葉片,長(zhǎng)度可達(dá)45米。風(fēng)力渦輪機(jī)的各個(gè)組件均使用真空灌注工藝生產(chǎn),然后再進(jìn)行組裝。生產(chǎn)工程中,員工需要將不同層的玻璃纖維和其他材料手動(dòng)插入到三明治結(jié)構(gòu)中。這些材料的表面將會(huì)覆蓋一層塑料薄膜,以便沿模具形成空氣密封。為了安全起見(jiàn),還需將另一層薄膜放置在頂層,這么做這是為了防止因可能產(chǎn)生的泄漏對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或組件質(zhì)量產(chǎn)生任何不利影響。然后,抽除模具和塑料薄膜之間的氣體,形成真空腔。完成泄漏檢查后,開(kāi)始將樹(shù)脂灌注到組件中。在真空的作用下,樹(shù)脂將流入組件的所有區(qū)域和空隙,直到完全飽和為止。樹(shù)脂回火和硬化處理后,模具重新恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓力,然后就可以取出組件。
在以往,該公司采用由旋片真空泵組成的分散式真空裝置。這些真空泵往往被一直固定安裝,或者在不同模具處作為移動(dòng)設(shè)備按需使用,通過(guò)預(yù)先布設(shè)的管道為各個(gè)模具提供真空負(fù)壓。之前該公司總共有36臺(tái)旋片真空泵,以三班倒的形式持續(xù)為模具抽取正并灌注組件,其真空通過(guò)閥門手動(dòng)進(jìn)行控制。
該公司工藝規(guī)劃部門負(fù)責(zé)人希望找到一種更優(yōu)化的真空發(fā)生解決方案。當(dāng)時(shí)的真空產(chǎn)生裝置的缺點(diǎn)是,旋片真空泵產(chǎn)生的廢熱會(huì)被直接排入生產(chǎn)車間,由于旋片式真空泵數(shù)量眾多,在工作場(chǎng)所產(chǎn)生的噪音也很大。該公司希望找到一種無(wú)需人工手動(dòng)調(diào)節(jié)即可持續(xù)并自動(dòng)產(chǎn)生真空的解決方案,以確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定、安全和透明。在經(jīng)過(guò)分析對(duì)比后,該公司最終采用了一套由獨(dú)立的變頻螺桿真空泵組成的真空供給系統(tǒng)。該中央真空系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)有的獨(dú)立真空泵房的大小而構(gòu)建的,帶控制系統(tǒng)的控制室也位于其中。
該中央真空系統(tǒng)安裝時(shí),將4臺(tái)螺桿真空泵連接到貫穿整個(gè)公司大廳的環(huán)形主管線,在該管道中持續(xù)且精確地保持預(yù)定的真空度,用于模具的快速初步抽真空。另外2臺(tái)螺桿真空泵連接到一條獨(dú)立于主管線的輔助環(huán)形管線,在初步抽取真空之后,該輔助環(huán)形管線使用與環(huán)形主管線相同的真空將樹(shù)脂灌注到轉(zhuǎn)子葉片組件中。
初始抽真空結(jié)束后,在樹(shù)脂開(kāi)始灌注時(shí),內(nèi)部閥門將自動(dòng)從一條真空管線切換到另一條真空管線。通過(guò)雙管線的解決方案,以及直接位于轉(zhuǎn)子葉片模具處的真空控制面板中的智能真空控制技術(shù),樹(shù)脂可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且安全地灌注。該智能真空控制系統(tǒng)還可以記錄并保存所有生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)。
由于這些所有連接模具的過(guò)程并不同時(shí)進(jìn)行,因此所需的真空度會(huì)有很大差異。基于需求的控制系統(tǒng)會(huì)不斷識(shí)別所需的泵速,然后逐漸打開(kāi)或關(guān)閉相應(yīng)的真空泵模塊。系統(tǒng)中的變頻螺桿真空泵滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)第2臺(tái)真空泵,必要時(shí)還會(huì)降低變頻真空泵的轉(zhuǎn)速。如果需要提高真空泵轉(zhuǎn)速,其他的真空泵將會(huì)被控制系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)。
該系統(tǒng)會(huì)按照次低順序循環(huán)工作,這意味著控制系統(tǒng)會(huì)考慮每******立真空泵的工作時(shí)數(shù)并交替運(yùn)行,以便使所有的真空泵均具有相同的工作時(shí)數(shù)。由于中央真空系統(tǒng)被安裝在單獨(dú)的房間中,因此工作場(chǎng)所就不會(huì)受到運(yùn)行噪音或熱量排放的不利影響。
該套中央真空系統(tǒng)自開(kāi)始投入使用后,該公司對(duì)其表現(xiàn)十分認(rèn)可,因?yàn)樾碌恼婵展?yīng)系統(tǒng)已經(jīng)完全滿足所有的性能要求,并且明顯提升了節(jié)能效果,這是計(jì)劃開(kāi)始時(shí)所有人都非常關(guān)注的一個(gè)因素。經(jīng)過(guò)評(píng)估,中央真空系統(tǒng)可以節(jié)省50%以上的能耗。此前一共設(shè)置了36臺(tái)旋片式真空泵才能滿足生產(chǎn)需求,如今僅需6臺(tái)螺桿真空泵,第7臺(tái)螺桿真空泵僅用作備用泵,節(jié)能優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。
當(dāng)然,顯著降低能耗并不是只有真空泵數(shù)量這一個(gè)因素?;谛枨蟮闹悄芸刂埔财鹆撕艽笞饔?。過(guò)去,真空泵通常每天24小時(shí)連續(xù)不斷地工作。現(xiàn)在,每******立的螺桿真空泵的工作時(shí)數(shù)都有大幅降低。這繼而減少了真空泵所需的維護(hù)工作。與旋片式真空泵相比,螺桿式真空泵的數(shù)量大大減少,從而降低了維護(hù)成本。還可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行期間通過(guò)停用獨(dú)立的螺桿真空泵并啟用備用泵,即可來(lái)完成維護(hù)操作。
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