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风电叶片制造设备的设计与开发
1. 项目概述风力发电将成为我国未来发展速度最快的新能源产业之一。按照国家规划，未来15年风电设备市场份额将高达2100亿元。风力机叶片作为风力发电机中最关键的部件之一，达到整机价值的20％左右。据预测，“十一五”期间，我国仅1.5兆瓦风力机叶片需求量将达8000套。由于风电机组大型化，技术难度不断提高，大型风电机组叶片对设计与制造技术提出了更高的要求，而制造设备的设计与开发将是前提和关键。风电叶片制造设备是高度机电液一体化的集成设备，要求具有很好的尺寸精度、位置精度和执行精度，同时，由于风电叶片是附加值较高的高技术产品，对制造设备运行过程中的安全性和稳定性提出了更高的要求。然而，目前叶片制造设备效率低、精度差，例如叶片上下模具的翻转、顶升作业均需用大型起重机吊装，操作繁琐，迫切需要自动化程度高的模具翻转设备。南京工业大学车辆与工程机械研究所近年来一直致力于风电叶片制造设备的设计与开发，成功开发了风电叶片模具和模具翻转设备等产品。所设计的模具结构合理，通过轻量化设计有效节约了制造成本，通过有限元分析，优化了结构的强度与刚度。所设计的模具翻转设备可实现上下模具的自动开合、顶升与夹紧，其结构新颖，采用机电液一体化技术，实现了全自动化作业，作业精度高，可遥控操作，使用方便，通过PLC与变频控制等技术，解决了翻转过程中翻转角度的同步控制和系统的安全保护。风电叶片制造设备的成功研制，较大幅度地提高了我国风电叶片的制造水平。2. 技术优势特点：①机电液一体化程度高，可全自动化作业；②结构新颖，具有创新性；③可遥控操作，使用方便；④采用了结构优化设计和有限元分析方法，结构合理，性能先进；⑤采用冗余设计等技术，具有可靠的安全保护系统。技术指标：①翻转角度同步误差小于1~2°；②上下模具的合模精度小于±5mm。3. 技术水平达到国内领先水平，部分技术指标达到国际先进水平
南京工业大学
2021-04-13
风电叶片制造设备的设计与开发
成果简介： 南京工业大学车辆与工程机械研究所近年来一直致力于风电叶片制造设备的设计与开发，成功开发了风电叶片模具和模具翻转设备等产品。所设计的模具结构合理，通过轻量化设计有效节约了制造成本，通过有限元分析，优化了结构的强度与刚度。所设计的模具翻转设备可实现上下模具的自动开合、顶升与夹紧，其结构新颖，采用机电液一体化技术，实现了全自动化作业，作业精度高，可
南京工业大学
2021-01-12
大型风电叶片仿真与设计平台
成果简介： 大型风电叶片一般由复合材料制成的复杂外形薄壁结构，其建模、仿真与设计工作异常烦杂。该项技术采用Matlab平台建立友好的GUI窗口，根据用户输入参数，通过现代全局优化方法，形成叶片气动优化模块，可得到用户需求的最优叶片外形方案；形成诸如ANSYS等通用商用软件叶片有限元模型输入文件和自
南京工业大学
2021-01-12
小型风电叶片批量自动优化配对装置
近几年，世界风能发电平均以30%以上的速度增长，全球风电产业的迅猛发展带动了风电机组的快速发展，风力发电一般可划分为大型风电、中型风电及小型风电。小型风电多为离网型风电，是独立运行的供电系统，即在电网未通达的偏远地区，用小型风电机为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端电器供电，单机容量一般在100W-10kW。早在20世纪70年代，小型风电技术在中国风能资源丰富的内蒙古、新疆等地得到了发展，最初小型风电技术被广泛应用在送电到乡项目中为农牧民家用供电。目前，在小型风力发电机叶片生产过程中，由于叶片采用的原材料多为木质、玻璃钢、合金材料，生产过程机械化程度偏低，很难保证每根叶片的重量和重心位置满足装机要求。这就给小型风力发电机的安装带来很大的麻烦，因为要保证小型风力发电机在运行过程中的平衡和稳定性，需要安装在每一台风机上的叶片重量和重心位置满足装机要求。于是对所生产的叶片进行测试和配对就成为叶片出厂前的关键技术环节，目前的配对方法和技术不仅生产效率低，并且无法快速大批量自动实现小型风电叶片的最优化配对和配重。针对上述现有小型风力发电机生产过程中叶片配对工序的不足，而提供一种快速高效的小型风电叶片批量自动优化配对装置。该配对装置包括测量系统、数据传输装置和数据处理装置。并配套有相应软件，在对叶片重力、几何尺寸等数据进行测量的基础上，通过数据处理装置计算出叶片的实际重量、重心位置，将重量和重心位置相同或相近的叶片编号配对，具有测量精准、配对准确、配对效率高的优点。
南京工业大学
2021-04-13
小型风电叶片批量自动优化配对装置
成果简介： 小型风电近几年得到迅猛发展，在小型风力发电机叶片生产过程中，由于叶片采用的原材料多为木质、玻璃钢、合金材料，生产过程机械化程度偏低，很难保证每根叶片的重量和重心位置满足装机要求。这就给小型风力发电机的安装带来很大的麻烦，因为要保证小型风力发电机在运行过程中的平衡和稳定性，需要安装在每一台风机上的叶片重量和重心位置满足装机要求。本专利技术可对批
南京工业大学
2021-01-12
大型风电叶片磨抛移动式加工机器人系统
本成果提出了一种新型的移动式磨抛加工机器人方案，实现了具有高转动输出特性的并联机构构型创新设计与尺寸参数优化，建立了机器人整机高刚度高能效设计方法，开发了高能量密度关键驱动单元，搭建了开放式机器人控制系统并研制了移动式混联磨抛机器人系统样机，攻克了机器人精度保证难题并实现了末端执行器的准确定位。
项目研究了曲面自适应的主被动耦合柔性磨抛法兰，建立材料去除模型以研究进给速度与接触力同步耦合规划方法、开发了面向大型风电叶片磨抛加工余量检测的原位视觉测量系统，进行了面向大型风电叶片磨抛的原位视觉测量-余量补偿-力控加工的自适应打磨与验证，为大型风电叶片力控磨抛工艺系统设计提供了理论基础和实现手段。
并且项目研制基于玻璃钢叶片高光反射表面三维激光扫描测头，构建了面向超大叶片的多移动机器人协作型激光三维测量系统，并完成了大型风电叶片测量软件的开发，实现风电叶片高精度定位以及健壮、高效高精的多机器人协作测量与叶型分析。
【技术指标】
【市场前景】
目前机器人打磨技术在汽车零部件、五金卫浴、3C电子、工业零件、医疗器械、航空航天和轨道交通等行业已经有较为成熟的应用。但相对焊接、喷涂、搬运码垛等机器人应用来说，打磨应用规模还比较小，随着人口红利的消失、产品成本降低和产品质量提高的要求，这一细分领域也蕴涵着巨大的发展潜力。近几年，我国打磨机器人行业市场规模快速增长，从2012年的15.58亿元增长到了2022年的96.1亿元，年均复合增长率达到18%，未来随着劳动力结构的改变及智能制造的发展仍有开拓增长空间。
华中科技大学
2023-07-19
新型风电海水淡化系统
南京大学新型风电海水淡化系统基于中加政府合作项目和国家973计划项目，基础研究成果世界首创，领先全球，并具备完整自主知识产权。该系统提供一种适应风电特性、100%应用风电进行海水淡化的工业性生产成套装置，由新型低风速高效专用风机、藕合控制系统、电力变换系统和新型海水淡化装置4个部分构成。具有100%使用风电或风电与其他能源协同供电、淡水水质达到国家饮用水标准、能耗低等特点。本成套设备的与众不同之处是，可独立运行，不受电力等常规能源限制，无污染、低能耗、运行安全稳定可靠，生产规模可有机组合，适用性好，
南京大学
2021-04-14
基于数据驱动的风电设备状态预警诊断系统研究
成果介绍基于人工智能和大数据技术，对风电机组实时运行状态进行在线监测及评估，对风机异常运行状态和能效劣化趋势进行预警。技术创新点及参数1、风机设备的变量关联分析以及典型状态特征挖掘；2、历史运行数据处理方法研究；3、基于数据驱动的风机状态预警关键技术的研究；市场前景大型风电机组，新能源发电，水火电机组。向大型风电厂推广并运营。
东南大学
2021-04-13
风电专用电动机
助力低碳清洁能源发展，保障海上风电可靠安全运行。
德州恒力电机有限责任公司
2021-08-26
大型风电机组全功率风电变流器研究与开发
研究和开发大型全功率风电变流器成为全功率机组中的关键核心问题，针对大型风电全功率并联型变流器的大功率、大电流特点，围绕保证系统可靠性、提高系统稳定性、降低系统维护成本，本项目开展了大型风电变流器拓扑结构的研究，提出了一种电抗器并联、直流母线电容直连和变流器并联的拓扑结构来设计大型全功率风电变流器的电气结构，攻克了风电变流器积木化扩容技术。 针对大型风电变流器模块化并联结构，变流器控制复杂，控制实时性强的特点，开发出基于FPGA的微秒级多模块控制平台，突破变流器模块化制造技术瓶颈。建立了DSP控制器+RTLab半实物虚拟仿真平台，采用DSP控制器与RTLab半实物虚拟仿真平台对接可以对电力电子变换器系统进行半实物虚拟仿真，是目前国内外电力电子研究的先进手段。 以上成果发表在国内外重要期刊上，如IEEE transactions on Power Electronics , IET on Power Electronics ,电机工程学报等杂志，基于以上成果本课题组申请授权了多个发明专利和软件著作权，在上述全功率风力变流器技术研究的基础上，本课题组自主开发4MVA/3MW全功率模块化风电变流器, 已完成现场全功率测试，是目前国内最大的自主研发的全功率风电变流器。
上海交通大学
2021-04-13