一、成果简介:
风电机组叶片是风电机组的重要组成部分,其生产过程目前国内同行业自动化和智能化程度低,特别对于大型风机叶片的打磨,完全依靠人工,缺少大型制造装备。叶片打磨智能装备是包含复杂曲面静压自适应机构技术、大跨度机械臂精准力控制技术、粉尘环境自主移动平台精密定位技术等多项关键技术的大型智能装备。
本项目着眼于风机叶片智能打磨关键技术研究,研究内容主要有适用于大型复杂曲面的叶片柔性恒压打磨机构研制、大跨度作业机械臂高精高稳力位混合控制技术研发、粉尘环境下全向高精度定位移动重载平台研制、整体系统集成及研制样机投入叶片生产线等。
本项目的研究成果有利于实现叶片自动化、标准化、无尘化的打磨过程,保障产品质量,提高生产效率,降低工人劳动强度及安全风险。
图1样机整机(安装完毕)
图2整机叶片打磨
二、技术优势及性能指标:
技术优势:
(1)通过智能打磨机构设计与开发,使打磨装备恒压力且精度高,确保叶片打磨表面粗糙度的一致性,提高叶片表层防腐能力,降低风阻,有利于提高发电量;适用大型复杂曲面,提高了智能打磨设备的市场适应性;(2)提出力位混合控制方法并开发算法,确保安全操作,减少打磨机构冲击惯性力对叶片的损伤风险,提高打磨效率和产品质量;(3)提出了基于激光雷达和双目相机的同时定位与建图(SLAM)技术对自然环境进行地图模型的扫描和建立方法,有效解决了叶片打磨高污染粉尘环境下的高精度定位问题;(4)推广智能打磨装备,将彻底改变叶片人工打磨作业方式,机器代人,提质增效;培育新型叶片打磨生产方式,解决人工打磨产生粉尘伤害作业人员职业健康的风险;(5)全面提升叶片关键工序智能制造水平,树立行业典范,引领行业健康发展。
性能指标:
(1)适用叶片范围37.5m~75m;(2)机械臂重复定位精度±0.5mm,打磨部位重复定位精度±2mm,打磨磨头静压力控制精度优于5N;(3)移动平台负载能力不小于5t,机械臂绝对定位精度优于±5mm,打磨工位与叶片固定工装相对定位精度优于±5mm。
三、所属领域:
综合能源服务方向:清洁能源服务技术
四、成熟度:
中试阶段
五、市场应用情况及经济效益分析:
该智能装备将用于全系列风电机组叶片生产制造过程,节省打磨及设备维护、人工成本约2.0万元/套。项目应用后将实现大幅提高叶片生产过程的质量控制和打磨效率,降低人为打磨造成的质量风险,从而进一步提升我国风电装备性能,同时将大大降低员工安全风险、对环境的噪声及粉尘污染,对节能减排有重要意义。
国电联合动力技术有限公司具有保定、连云港、赤峰三个下属生产基地,该项目在保定工厂实现试用后,推广至连云港、赤峰两基地,全面实现叶片制造后段打磨的提质增效、降低成本、安全风险等,铸就联合动力王牌风机叶片。联合动力同行业合作单位有中材、中复、艾郎、中车、重通等,厂区遍布全国各个省份及区域。至少10条生产打磨线需要改造,若后续能推广,按照单套节约打磨成本2万估算,全年合作单位生产叶片约5000套,可实现成本节约1.0亿元。