葉片是風機非常重要的一部分，對于風機的正常運行來說具有重要作用。風機葉片如此重要，對于工業(yè)生產(chǎn)來說自然有意義來研究葉片的自動化。那么這個產(chǎn)業(yè)狀況如何呢?下面多羅星將為大家介紹。

　　1 葉片市場需求與環(huán)境變化

　　1.1 兩海市場發(fā)展

　　近年來海上風電蓬勃發(fā)展。究其原因，一是因為在中國的漫長海岸線上，蘊藏著豐富的風能資源;二是因為海上風電占地資源少，且靠近電力負荷中心，免去了長距離輸送的麻煩。海上風電代表了風電技術的最高水平，其顯著特點是高可靠性，因為海上風電機組一旦出故障，維修成本會非常高。

　　另外，國際化是風電產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的必由之路，而國際市場對產(chǎn)品的質量水平和可靠性要求非常嚴苛。

　　1.2 風火同價壓力

　　《國家發(fā)展改革委關于全面深化價格機制改革的意見》指出：根據(jù)技術進步和市場供求，實施風電、光伏等新能源標桿上網(wǎng)電價退坡機制，2020年實現(xiàn)風電與燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價相當。

　　1.3 勞動力人口下降與老齡化

　　據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2018年末，全國勞動年齡人口總數(shù)與2017年末相比減少470萬人。到2030年以后將會出現(xiàn)大幅下降的過程，平均以每年760萬人的速度減少。按照2013-2017年間全國就業(yè)產(chǎn)業(yè)分布情況來看，第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)不斷攀升，第一二產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。

　　今年7月5日，相關人力資源服務機構發(fā)布一份研究報告，結果顯示，調(diào)查企業(yè)超半數(shù)存在勞動力老齡化趨勢，相比較其他類型企業(yè)，勞動密集型企業(yè)員工老齡化趨勢最為突出。

　　1.4 中國制造2025計劃

　　國內(nèi)制造業(yè)總體上仍然是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，制造業(yè)自動化、智能化發(fā)展已是大勢所趨，在該背景下，企業(yè)的自動化改造“忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開”;對于絕大多數(shù)企業(yè)而言，這是一場制造業(yè)革命。

　　上述種種市場環(huán)境的變化都對風電葉片制造企業(yè)及制造方式提出了新的要求，只有能夠適應環(huán)境變化的企業(yè)才能在未來的市場競爭中贏得機會。為了應對這些嚴苛的質量、成本、環(huán)保要求，以及勞動力人數(shù)及制造業(yè)從業(yè)意愿下降的趨勢，葉片制造企業(yè)必須采取適宜的措施。

　　2 葉片廠自動化生產(chǎn)研究

　　在自動化制造方面，近幾年葉片廠也進行了大量的研究，不少文獻都有所闡述。

　　徐宇等人在2016年《大型風電葉片設計制造技術發(fā)展趨勢》中提出：“在制造工藝方面，具有高成型質量、高生產(chǎn)效率、低生產(chǎn)成本和低環(huán)境污染的成型工藝是未來的發(fā)展方向。一體化和自動化制造工藝以其在成型質量和效率上的巨大優(yōu)勢，將會成為大型葉片的制造趨勢。”

　　國電聯(lián)合動力技術有限公司的李奎等在《風電葉片制造機械化及自動化》中認為：“隨著風電葉片行業(yè)的不斷發(fā)展，機械化和自動化代替人工作業(yè)將是大勢所趨，全生產(chǎn)線的自動化升級將極大降低風電葉片的成本，大幅提升葉片制造加工的精度和質量”。

　　洛陽雙瑞風電葉片有限公司的謝惠等人在《工業(yè)機器人在風電葉片裝配中的前景展望》中分析了現(xiàn)有風電葉片裝配中存在的問題，并結合工業(yè)機器人在汽車裝配和飛機裝配中的應用，指明了工業(yè)機器人在風電葉片裝配作業(yè)中的必要性及啟示。

　　除此以外，上海玻璃鋼研究院、天津瑞風之翼科技有限公司等企業(yè)都對葉片自動化制造有所研究和闡述。

　　3 葉片廠自動化設備的實際應用

　　目前，在部分葉片廠開始應用的進口的自動化設備包括自動打磨、自動灌注、自動脫模等，覆蓋到了大部分的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

　　3.1 自動噴膠衣與殼體自動鋪布設備

　　玻璃纖維布料以料輥形式存儲在料輥庫里，鋪頭按程序要求自動從庫中抓取相應的料輥進行鋪層，可對模具上任何部位進行鋪層;葉片曲線部位的鋪層通過實時隨形剪裁實現(xiàn)。鋪層可通過自動施加增粘劑來固定。各層之間的定位-間隙/搭接-通過光學照相系統(tǒng)自動控制和調(diào)整。

　　圖1 殼體自動鋪層設備

　　圖2 大梁鋪布設備

　　由于殼體鋪布設備成本過高，該設備目前僅在LM公司有一套運行。大梁鋪布設備也逐步開始在某些廠家應用。

　　3.2 自動灌注設備

　　在風電葉片生產(chǎn)過程中，葉片成型階段需要進行真空灌注，在線灌注機融合了樹脂自動上料、自動脫泡等多種功能，能夠連接預埋在模具上的樹脂輸送管路，在風電葉片成型的過程中實現(xiàn)自動化灌注。在線灌注機能夠根據(jù)相應的灌注程序，有順序的完成整個風電葉片的真空灌注工作。

　　應用該設備能夠大量減少由于樹脂氣泡存在的一些生產(chǎn)過程問題，如制品發(fā)白、浸潤不良等，同時由于其對樹脂溫度有控制，可以穩(wěn)定控制樹脂含量。

　　圖3 在線灌注設備

　　圖4 國產(chǎn)在線灌注設備

　　目前該設備在多家葉片廠均得到應用，并開始了國產(chǎn)化。除此之外，樹脂自動脫泡設備、自動混膠設備也得到較多應用。

　　3.3 根部自動切割設備

　　葉片根部切割裝置，包括：外框、控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、切割系統(tǒng)和定位系統(tǒng)。其中，控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和切割系統(tǒng)安裝在外框上。控制系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)和切割系統(tǒng)相連接。切割系統(tǒng)固定于移動板上，其包括電機以及與電機主軸相連接的切割片刀架，切割片刀架上安裝有切割片。

　　該設備簡化人工操作，同時提高切割精度，降低工人勞動強度，減少粉塵污染，節(jié)省時間，提高工作效率。

　　圖5 根部自動銑平設備

　　目前該設備普遍得到應用。

　　3.4 自動涂膠設備

　　在葉片合模階段，通過合模專用的在線涂膠合模機完成葉片合模涂膠的半自動化，該設備可以在AGV牽引下，沿規(guī)定的路線和速度行進，完成粘接劑的自動上料、自動配混，還可以根據(jù)布置在模具上的定位傳感器，對不同的涂膠區(qū)域進行識別，根據(jù)每個區(qū)域粘接劑涂抹尺寸數(shù)據(jù)自動切換不同的刮膠頭，最終完成整個葉片的合模涂膠。涂膠完成后，可以自動啟動模具翻轉和鎖緊，最終實現(xiàn)葉片合模的自動化。

　　在線灌注設備避免了傳統(tǒng)的用桶接結構膠容易導致膠溫上升過快的問題，而且工人操作更方便清潔。

　　圖6 自動涂膠機A

　　圖7 自動涂膠機B

　　其中B款的在線自動滾涂設備目前在葉片廠應用較廣。

　　3.5 自動脫模設備

　　殼體自動脫模設備采用真空吸盤來實現(xiàn)葉片脫模。該設備可以提高脫模效率，同時避免切割葉片前后緣導致的粉塵問題及切割損傷風險。

　　圖8 真空脫模設備

　　圖9 大梁自動脫模搬運設備

　　目前該設備國內(nèi)剛開始有廠家使用。

　　3.6 全自動和半自動打磨設備

　　風電葉片打磨采用人工打磨時，工人勞動強度大、粉塵對人體危害大且污染環(huán)境。目前已經(jīng)有多款設備可以全自動或半自動進行打磨。具體分為有軌道的自動打磨，和無軌道的半自動打磨方式。

　　圖10 半自動打磨設備

　　圖11 軌道式全自動打磨

　　目前有幾家葉片廠開始使用該類設備，設備的型號和廠家各有千秋。

　　3.7 打孔葉片自動端部切割與鉆孔、預埋螺套葉片端部自動磨削設備

　　打孔葉片的自動切割與軸向、周向鉆孔功能在國內(nèi)最初生產(chǎn)葉片時即得到全面應用。

　　預埋螺套的端部磨削設備，可以保證葉片端面的平面度及垂直度。

　　圖12 葉根自動磨削設備

　　3.8 自動噴漆設備和半自動滾涂設備

　　噴漆工序的作業(yè)環(huán)境較差，而且人工噴涂的質量穩(wěn)定性不高，采用自動化噴涂可以改善噴涂質量和作業(yè)環(huán)境，同時確保油漆原材料的混合比例均勻。

　　圖13 葉片自動噴漆設備

　　圖14 半自動滾涂設備

　　目前，由于環(huán)保要求的提高以及噴涂的材料浪費較大，葉片廠偏向于使用油漆滾涂工藝，而且材料是水性漆。

　　3.9 葉片在線稱重設備

　　傳統(tǒng)的葉片稱重采用行車的方式吊起葉片，并通過連接在葉片上的電子秤稱量，精度較差，速度慢，而且占用行車設備，而在線稱重設備則可改善這些問題，并且可以自動計算，最優(yōu)配重方案，自動記錄存檔等功能。

　　圖14 葉片在線稱重設備原理圖

　　由于在線稱重的諸多優(yōu)點，目前該類設備在葉片廠得到普遍應用。

　　4 總結

　　隨著市場的變化及技術的進步，新的自動化和半自動化設備在生產(chǎn)中不斷得到應用，對于提高葉片生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質量和可靠性、降低生產(chǎn)成本、降低用工數(shù)量需求和工人技能體能要求、保證生產(chǎn)的環(huán)境友好性，都有較大的作用和價值，可以預見隨著市場形勢的發(fā)展和技術的進步，未來國內(nèi)葉片廠的自動化水平還將逐步提升。

　　綜上所述，通過多羅星的介紹，我們對于風機葉片的自動化現(xiàn)狀和日后的發(fā)展有了更多的看法。風機葉片的自動化是符合很多人的期望的，所以可以看出風機葉片的自動化發(fā)展形勢可以說是一片大好，值得期待。