Dávkovací systémy pro lepení rotorových listů

V nadcházejících desetiletích se bude podíl větrné energie v celosvětovém energetickém mixu neustále zvyšovat. Cílem je, aby větrné elektrárny dodávaly elektřinu za cenu nižší než fosilní energie. V důsledku toho budou muset výrobci rotorových listů a dávkovacích a míchacích systémů pro lepidla v budoucnu překonat řadu výzev.

Klíčovým hlediskem při výrobě rotorových listů pro větrné turbíny je zkrácení doby výroby při současném snížení výrobních nákladů. Současně provozovatelé větrných elektráren požadují záruku na lopatky trvající více než 20 let. Aby bylo možné splnit všechny tyto požadavky, musí různé zúčastněné obory spojit své odborné znalosti a efektivně spolupracovat. Důležitou roli hraje zejména dávkování, míchání a aplikace lepidel (obr. 1).

Rostoucí množství lepidel

V případě rotorových listů, které jsou delší než 100 metrů, je ke spojení obou polovin listů zapotřebí až 1200 kilogramů lepidla. Délka lopatek i množství potřebného lepidla se v budoucnu pravděpodobně zvýší. Doba otevření lepidla je obvykle přibližně 45 minut při teplotě 25 °C. Bez ohledu na velikost lopatek musí být proces lepení během této doby dokončen. Lepidlo se měří pomocí objemových čítačů s vysokým rozlišením s uzavřeným regulačním systémem pro každou složku lepidla. Lze také integrovat senzory pro sledování aplikační teploty v rámci požadovaných tolerancí.

Pokud je třeba ke konci nanášení lepidla lepit menší části rotorových listů, urychluje proces rychletuhnoucí lepidlo. V případě větších součástí, jako je hlavní forma (obrázek 2), umožňuje pomalu vytvrzující lepidlo pečlivý a důkladný proces lepení.

Možnost volby různých lepidel nejenže zvyšuje celkovou účinnost procesu lepení, ale také nabízí řadu možností pro přizpůsobení postupu. Díky tomu mohou uživatelé splnit různé požadavky na různé součásti rotorových listů.

Urychlení procesů

Vzhledem k vlastnostem materiálů představuje urychlení procesu lepení velkou výzvu. Vytvrzování materiálů je kontinuální proces a spolehlivá adheze závisí na otevřené době namíchaného lepidla, která je rozhodujícím aspektem jeho životnosti v nádobě. Jak již bylo zmíněno, aplikační cyklus musí být dokončen do 45 minut bez ohledu na velikost nože. Vzhledem k rostoucí délce rotorových lopatek je třeba proces lepení urychlit.

Nejnověji vyvinutá vysoce výkonná dávkovací čerpadla s vysoce přesným nastavením procesu umožňují dávkovat lepidlo rychlostí přes 30 kilogramů za minutu. Kromě toho jsou k dispozici stroje s proměnlivým průtokem a přídavnými zásobníky materiálu, které není třeba během procesu doplňovat. Pomocí této nové technologie lze lepidla dávkovat, míchat a nanášet ve stanoveném časovém okně.

Aplikace s různými profily kuliček

Při aplikaci lepidla na různé části rotorové lopatky: hlavní formu, náběžnou hranu a odtokovou hranu je třeba použít různé profily perlí. Aby bylo zajištěno, že proces aplikace splňuje různé požadavky na lepicí mezeru, musí se často měnit tryska - až devětkrát pro každou rotorovou lopatku. To je časově velmi náročné a vyžaduje to velké množství práce. Tvoří významnou část procesu lepení a může zabránit dalšímu zvětšování rotorových lopatek. Kromě toho je někdy nutné místa lepení ručně přepracovat (tvar, vzduchové bubliny atd.), což vede ke značnému nárůstu objemu práce v celém procesu.

Fraunhoferův institut pro systémy větrné energie IWES vyvinul variabilní trysku pro nanášení lepidel, která dokáže nanášet různé profily v jednom kroku. Tryska dokáže automaticky nastavit profil lepicí kuličky nanášené na různé části rotorové lopatky, což vede k výraznému zkrácení potřebného času. Použití senzorů umožňuje tento proces částečně nebo plně automatizovat a množství použitého materiálu od začátku procesu lepení lze přesně měřit (obr. 4 a 5).

Tento technický vývoj umožňuje nanášet na každý řez pouze stanovené množství lepidla se správným profilem kuliček, což zaručuje nejvyšší možnou kvalitu a omezuje odpad na minimum. Takto lepené lopatky rotorů jsou také lehčí. Společnost Dopag začlenila variabilní trysku pro nanášení lepidla do svého dávkovacího a míchacího systému Gluemix (obr. 3).

Konzistentní směšovací poměr

Výrobci poskytují na své rotorové lopatky záruku na dobu delší než 20 let. Jedním z důležitých faktorů pro splnění tohoto závazku je trvalé spojení obou polovin lopatky. To lze zaručit pouze v případě, že předepsaný směšovací poměr materiálových složek zůstane během nanášení lepidla konzistentní. Hlavním lepidlem používaným ve větrné energetice je dvousložková epoxidová pryskyřice. Tolerance směšovacího poměru jsou velmi přísné. Poměr musí zůstat v rozmezí ±2 díly tužidla na 100 dílů pryskyřice. Konzistenci směšovacího poměru zaručují vysoce přesné čítače objemu, které se používají k řízení a ovládání dávkovacích čerpadel pro každou složku nezávisle jako součást uzavřeného regulačního systému.

Společnost Dopag používá vřetenové průtokoměry, které zajišťují, že pokles tlaku v počítadle objemu je ve srovnání s jinými dostupnými řešeními minimální. Tato funkce umožňuje komplexní sledování a řízení směšovacích poměrů.

Kromě toho mají systémy automatický mechanismus předběžné kalibrace, který se opírá o vážicí systémy. To vede k výraznému zvýšení spolehlivosti procesu, protože poměry lze udržovat přesně a konzistentně. Společnost Dopag integrovala tyto technologie do svého systému Gluemix.

Online monitorování a prediktivní údržba

Průběžná konvergence systémů a procesů umožňuje vzájemné propojení různých prvků výrobního řetězce. Tento probíhající proces (Průmysl 4.0) zahrnuje integraci analýz dat a inteligentních technologií s cílem vytvořit efektivnější a spolehlivější výrobní prostředí. Rostoucí propojení umožňuje také bezproblémovou komunikaci mezi systémy v procesu míchání lepidel na rotorové listy. To zvyšuje efektivitu procesu a umožňuje reagovat na změny v reálném čase.

Systém Dopag Life Cycle Logger (LCL) umožňuje online monitorování a prediktivní údržbu systému, což představuje významný pokrok v procesu lepení. V minulosti bylo jen zřídka možné provádět spolehlivé analýzy historických provozních dat a vyvozovat závěry o intervalech údržby a životnosti komponent. Nový modul poskytuje obsluze stroje a servisnímu personálu podrobný přehled o všech procesních parametrech a profilech využití měřicích komponent. Patří mezi ně množství a tlaky materiálu, údaje o teplotě a zrychlení, výsledky zkušebních testů týkajících se účinnosti a další provozní údaje. Díky tomu mohou uživatelé okamžitě reagovat na anomálie a zajistit vysokou úroveň spolehlivosti procesu. To přináší výhody i pro prediktivní údržbu. Porovnáním dat mohou provozovatelé včas identifikovat případné kritické oblasti opotřebení a postupně vznikající závady.

V rámci celkové efektivity zařízení (OEE) (obr. 6) lze přesně dokumentovat všechny klíčové údaje týkající se dostupnosti, výkonu a kvality. OEE je celosvětově uznávaný standard pro hodnocení produktivity průmyslových zařízení a hraje ústřední roli při zvyšování provozní efektivity. Údaje poskytované zařízením Life Cycle Logger tvoří základ pro strategické plánování a sledování produktivity výdejních strojů v reálném čase a lze je bez problémů integrovat do moderních systémů štíhlého řízení.