风电叶片模具智能控制和监测系统及其应用

摘要

本发明公开了一种风电叶片模具智能控制和监测系统及其应用，该系统包括模具壳体，它还包括：敷设在模具壳体上的温度传感器和电阻传感器，位于模具壳体内部的加热部，位于模具壳体上方的抽真空部和树脂注入部，所述的抽真空部包括表面真空传感器，该方法通过电脑软件采集和记录各个传感器的数据并将采集的数据输出至PLC控制系统，实现抽真空，树脂注入和加热固化自动切换的步骤流程。

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机叶片模具领域，具体是一种风电叶片模具智能控制和监测系统及其应用。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10

随着国家对清洁能源的大力发展，风电行业也随之迅速发展，风电叶片的兆瓦级别越来越大，风电叶片的长度从原有的二三十米到现在的一百多米，这使得在制作叶片模具时，制作时的成本变高而且操作工序繁琐。

现有技术中，风轮机叶片是由玻璃纤维布、填充芯材、树脂等材料组成。风轮机叶片的生产是依靠风轮机叶片模具作为型面基础，在风轮机叶片模具上进行玻璃纤维铺设、填充芯材铺设、树脂真空注入、树脂加热固化等生产工艺流程完成风轮机叶片的生产。而现有的制作和生产工序中，树脂真空注入到达和树脂加热固化过程都没有检测系统可以实时检测过程数据，无法实现实时监测和控制。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种风电叶片模具智能控制和监测系统及其应用，该系统通过电脑软件采集和记录各个传感器的数据并将采集的数据输出至PLC控制系统，实现抽真空，树脂注入和加热固化自动切换的加热步骤流程。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种风电叶片模具智能控制和监测系统，它包括模具壳体，它还包括：敷设在模具壳体上的温度传感器和电阻传感器，位于模具壳体内部的加热部，位于模具壳体上方的抽真空部和树脂注入部，所述的抽真空部包括表面真空传感器；

所述的温度传感器、电阻传感器和表面真空传感器分别通过信号采集器并经交换器将信号发送至电脑终端，信号采集器将温度传感器、电阻传感器和表面真空传感器发出的信号经交换机传递电脑终端；

加热部、抽真空部和树脂注入部分别与PLC电路相连后经交换器与电脑终端相连，电脑终端根据传感器发出的信号为依据向PLC电路发出指令，PLC电路收到信号后控制各个部分工作。

作为本发明的进一步优选，所述的加热部包括均匀敷设在模具壳体内部的加热丝层，加热丝层用于加热已注入模具壳体上的树脂，使树脂加速固化。

作为本发明的进一步优选，所述的抽真部还包括：树脂注入口、真空袋、内真空抽气口A、真空检测抽气口B、真空主管道、真空检测管道、真空电控阀、真空支管道A、真空支管道B和外真空抽气口；

所述的真空主管道位于模具壳体的一侧，表面真空传感器安装在真空主管道的上表面，真空检测管道的一端与表面真空传感器相连，真空检测管道的另一端与真空袋的内部接通，此处的表面真空传感器用于检测模具壳体表面真空值；

所述的内真空抽气口A位于包覆在模具壳体外表面的真空袋的内部且靠在模具壳体上，所述的内真空抽气口A通过真空支管道A与树脂注入口的输入端接通，位于树脂注入口顶部的输出端与真空支管道B接通并与真空主管道相连，真空电控阀安装在真空主管道与外真空抽气口的连接处；

真空电控阀打开后，真空袋内的气体经真空抽气口进入真空支管道A，真空支管道A内的气体从树脂收集器的输入端进入，从树脂收集器顶部的输出端输出后经过真空支管道B后进入到真空主管道内，最终到达对接真空泵的真空抽气口。

作为本发明的进一步优选，所述的树脂注入部包括：注入电控阀、注入桶、真空注入管和树脂收集器，所述的真空注入管的一端与注入桶相连，真空注入管的另一端通过树脂注入口与真空袋的内部接通，所述的注入电控阀安装在注入桶和真空注入管的连接处，树脂收集器通过真空支管道与内真空抽气口A相连，当真空袋内树脂已经注满，溢出部分树脂从内真空抽气口A进入真空支管道A到达树脂收集器，该设计保证了该系统的安全性和工作的稳定性。

作为本发明的进一步优选，所述的温度传感器敷设在模具壳体上并嵌入加热丝层内，所述的温度传感器的外表面与模具壳体表面齐平，用于检测该点的树脂的温度值，可以计算固化情况。

作为本发明的进一步优选，在模具壳体上且与模具表面齐平位置、在模具壳体上与树脂注入口相对位置、在模具壳体上且与内真空抽气口A相对位置分别设有电阻传感器。电阻传感器嵌入敷设在模具壳体上，其表面与模具壳体的表面齐平，用于检测该点的树脂的电阻值，可以判断该点树脂是否到达和树脂的固化情况；电阻传感器嵌入敷设在模具壳体上,位于真空袋内的树脂注入口一侧，用于检测树脂是否进入真空袋；电阻传感器嵌入敷设在模具壳体上,位于真空袋内的真空抽气口B一侧，用于检测树脂是否注入完成。

作为本发明的进一步优选，所述的真空支管道B和真空主管道的连接处设有主管道真空传感器，所述的主管道真空传感器用于测量真空主管道内真空值。

一种风电模具智能控制和监测方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一、PLC电路收到电脑终端电源接通的信号后控制真空电控阀开启，开始对真空袋内部进行抽真空；

步骤二、当持续抽真空60min～90min后，与真空检测管道相连的表面真空传感器检测到真空袋6内的真空值≤20mbar，表面真空传感器将信号发送至电脑终端，电脑终端控制PLC电路关闭真空电控阀后进行真空保压测试，所述的真空保压测试为启动保压测试15min～30min内，真空压力值上升≯15mbar时，视为真空无泄漏，若真空保压测试15min～30min内，真空压力值上升>15mbar时，视为依然有真空泄漏并需要重复真空保压测试，当表面真空传感器检测到真空袋内真空无泄漏后，表面真空传感器将信号发送至电脑终端，电脑终端收到信号后控制PLC电路依次打开真空电控阀和注入电控阀，开始对真空袋抽真空的同时注入树脂；

步骤三、注入电控阀被打开后，注入桶内的树脂从真空注入管经真空注入口进入到真空袋内，当安装在模具壳体上且与树脂注入口位置相对的电阻传感器将树脂进入真空袋的信号发送至电脑终端，电脑终端收到信号后，控制PLC电路持续打开注入电控阀；

步骤四、敷设在模具壳体上且位于真空袋内的真空抽气口B一侧的电阻传感器检测到树脂已经到达指定位置后，将该信号发送至电脑终端，由电脑终端控制PLC电路关闭注入电控阀，停止对真空袋内进行注入树脂；

步骤五、当注入桶停止向真空袋内注入树脂后，如真空注入管内依然有部分树脂向真空袋内注入时，溢出部分树脂从内真空抽气口A进入多用真空管到达树脂收集器；

步骤六、PLC电路关闭注入电控阀后，开启与电加热丝层相连的电源对树脂进行固化，敷设在模具壳体1上的电阻传感器实时检测模具壳体1上树脂的电阻值；

步骤七、电阻传感器将实时检测的电阻值发送至电脑终端，由电脑终端根据温度传感器和电阻传感器的两个值，来判断该点树脂是否达到玻璃化温度值，当数据达到设定值时，电脑终端控制PLC电路依次关闭真空电控阀和与电加热丝层相连的电源；

步骤八、将模具壳体从本系统上移除即可，

作为本发明的进一步优选，所述的真空保压测试为启动保压测试15min～30min内，真空压力值上升≯15mbar时，视为真空无泄漏

作为本发明的进一步优选，当抽真空60min～90min后，表面真空传感器检测到真空袋内真空值没有达到≤20mbar时，或真空保压测试15min～30min内，真空压力值上升>15mbar时视为真空有泄漏，通过真空测漏仪找出真空泄漏点，并修复真空泄漏点后，继续真空保压测试，直至真空无泄漏。

有益效果：本发明所述的一种风电叶片模具智能控制和监测系统及其应用，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)：叶片生产树脂注入时，真空值数据、电阻值数据和温度值数据可实时监测；

(2)：该系统显示和记录以上各种数据值，实现数据可追溯；

(3)：通过软件收集各个传感器的数据并计算，得到叶片生产树脂注入时的树脂到达情况，待各个设定点的树脂都到达时，可以自动启动加热系统的加热固化程序；

(4)：通过软件收集各个传感器的数据并计算，得到叶片加热固化过程的中的固化完成情况，待各个测定点的都完成固化时，可以自动停止加热系统的加热固化程序；

(5)：该系统程序简单，操作方便，实时监测和控制抽真空、树脂温度、树脂注入、树脂到达、树脂固化工艺过程；

(6)当真空袋内树脂已经注满，溢出部分树脂将从内真空抽气口A进入多用真空管到达树脂收集器，该设计保证了该系统的安全性和工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明的安装示意图；

图2为加热部的局部放大图；

图3为各部件的连接示意图；

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐明本发明。

如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种风电叶片模具智能控制和监测系统，它包括模具壳体1，温度传感器2，电阻传感器3，表面真空传感器4，主管道真空传感器41，树脂注入口5、真空袋6、内真空抽气口A7、真空检测抽气口B71、真空主管道8、真空检测管道81、真空电控阀9、真空支管道10，真空支管道B101，注入电控阀11、注入桶12、真空注入管13、加热丝层14、树脂收集器15和外真空抽气口16。

温度传感器2敷设在模具壳体1上并嵌入加热丝层14内，用于检测该点的树脂的温度值，可以计算固化情况；

电阻传感器3嵌入敷设在模具壳体1上，其表面与模具壳体1的表面齐平，用于检测该点的树脂的电阻值，可以判断该点树脂是否到达和树脂的固化情况；电阻传感器3嵌入敷设在模具壳体1上,位于真空袋6内的树脂注入口5一侧，用于检测树脂是否进入真空袋6；电阻传感器3嵌入敷设在模具壳体1上,位于真空袋6内的真空检测抽气口B71一侧，用于检测树脂是否注入完成。

表面真空传感器4安装在真空主管道8上，表面真空传感器4通过真空检测管道81检测真空袋6内的真空值；真空支管道B101和真空主管道8的连接处设有主管道真空传感器41，所述的主管道真空传感器41用于测量真空主管道8内真空值。

信号采集器将温度传感器2、电阻传感器3和表面真空传感器4发出的信号经交换机传递电脑终端。

电脑终端根据温度传感器2、电阻传感器3和表面真空传感器4发出的信号为依据向PLC电路发出指令，PLC电路收到信号后控制加热部、抽真空部和树脂注入部工作。

实施例

步骤一、PLC电路收到电脑终端电源接通的信号后控制真空电控阀9开启，开始对真空袋6内部进行抽真空，此时，与真空泵相连的外真空抽气口16被打开，此时，真空袋6内的气体经内真空抽气口A7进入真空支管道A10，真空支管道A10内的气体从树脂收集器15的输入端进入，从树脂收集器15顶部的输出端输出后经过真空支管道B101后进入到真空主管道8内，最终到达真空抽气口16；

步骤二、当持续抽真空60min～90min后，与真空检测管道81相连的表面真空传感器4检测到真空袋6内的真空值≤20mbar时，表面真空传感器4将信号发送至电脑终端，电脑终端控制PLC电路关闭真空电控阀9后进行真空保压测试，所述的真空保压测试为启动保压测试15min～30min内，真空压力值上升≯15mbar时，视为真空无泄漏，若真空保压测试15min～30min内，真空压力值上升>15mbar时，视为依然有真空泄漏并需要重复真空保压测试，当表面真空传感器4检测到真空袋6内真空无泄漏后，表面真空传感器4将信号发送至电脑终端，电脑终端收到信号后控制PLC电路依次打开真空电控阀9和注入电控阀11，开始对真空袋6抽真空的同时注入树脂；

步骤三、注入电控阀11被打开后，注入桶12内的树脂从真空注入管13经真空注入口5进入到真空袋6内，当安装在模具壳体1上且与树脂注入口5位置相对的电阻传感器3将树脂进入真空袋的信号发送至电脑终端，电脑终端收到信号后，控制PLC电路持续打开注入电控阀11；

步骤四、敷设在模具壳体1上且位于真空袋6内的真空抽气口A7一侧的电阻传感器3检测到树脂已经到达指定位置后，将该信号发送至电脑终端，由电脑终端控制PLC电路关闭注入电控阀11，停止对真空袋6内进行注入树脂；

步骤五、当注入桶12停止向真空袋6内注入树脂后，如真空注入管13内依然有部分树脂向真空袋6内注入时，溢出部分树脂从内真空抽气口A7进入多用真空管10到达树脂收集器15；

步骤六、PLC电路关闭注入电控阀11后，开启与电加热丝层14相连的电源对树脂进行固化，敷设在模具壳体1上的电阻传感器3实时检测模具壳体1上树脂的电阻值；

步骤七、电阻传感器3将实时检测的电阻值发送至电脑终端，由电脑终端根据温度传感器2和电阻传感器3的两个值，来判断该点树脂是否达到玻璃化温度值，当数据达到设定值时，电脑终端控制PLC电路依次关闭真空电控阀9和与电加热丝层14相连的电源；

步骤八、将模具壳体从本系统上移除即可，如图4所示。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。