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昊青气体装备技术（江苏）有限公司 
2020-11-03
随着地球上煤炭、石油以及天然气等传统化石能源的逐渐枯竭，风能和太阳能等新能源的开发利用也日益受到关注，已成为能源领域最富商业前途的项目之一，在国内外正迅速发展。其中的风力发电除了在我国已有了高速增长，在世界上其他地方也同样发展火热。据商业公司预测，在可预见的未来，全球大型风力涡轮机市场将以每年20％的速度增长，而中国的增长速度甚至可能更快。
因此，全球风电发电企业正处于竞争激烈的发展过程中，国内的发展商正互相追赶，但与国外风电巨头相比，还有一定的距离。风力发电机中的风电叶片影响着整个风电行业的发展。风电叶片中的材料体系和制造工艺决定了其发展水平。在当前的风力发电叶片发展中，复合材料被运用得最为普遍。复合材料在风力发电领域中的主要应用在转子叶片、机舱罩和整流罩的制造过程中。
风电行业内某大型转子叶片制造公司（以下简称“该公司”），通过设备升级，采用全新的中央真空系统为其风力转子叶片的生产提供真空环境，实现节能 50% 以上。通过为树脂灌注集中供应真空，不仅能实现节能效果，还能够降低转子叶片生产车间的噪音、减少热排放。该中央真空系统被安装在一个独立房间内，为该公司所有的生产车间提供真空需求。
该公司从自2001年开始生产风电转子叶片，目前一共有约2500名员工在旗下工厂生产风力涡轮机的组件。员工在工厂内的工作实行三班制，目前生产各种类型的转子叶片，长度可达45米。风力涡轮机的各个组件均使用真空灌注工艺生产，然后再进行组装。生产工程中，员工需要将不同层的玻璃纤维和其他材料手动插入到三明治结构中。这些材料的表面将会覆盖一层塑料薄膜，以便沿模具形成空气密封。为了安全起见，还需将另一层薄膜放置在顶层，这么做这是为了防止因可能产生的泄漏对生产过程或组件质量产生任何不利影响。然后，抽除模具和塑料薄膜之间的气体，形成真空腔。完成泄漏检查后，开始将树脂灌注到组件中。在真空的作用下，树脂将流入组件的所有区域和空隙，直到完全饱和为止。树脂回火和硬化处理后，模具重新恢复到标准的大气压力，然后就可以取出组件。
在以往，该公司采用由旋片真空泵组成的分散式真空装置。这些真空泵往往被一直固定安装，或者在不同模具处作为移动设备按需使用，通过预先布设的管道为各个模具提供真空负压。之前该公司总共有36台旋片真空泵，以三班倒的形式持续为模具抽取正并灌注组件，其真空通过阀门手动进行控制。
该公司工艺规划部门负责人希望找到一种更优化的真空发生解决方案。当时的真空产生装置的缺点是，旋片真空泵产生的废热会被直接排入生产车间，由于旋片式真空泵数量众多，在工作场所产生的噪音也很大。该公司希望找到一种无需人工手动调节即可持续并自动产生真空的解决方案，以确保生产过程的稳定、安全和透明。在经过分析对比后，该公司最终采用了一套由独立的变频螺杆真空泵组成的真空供给系统。该中央真空系统是根据现有的独立真空泵房的大小而构建的，带控制系统的控制室也位于其中。
该中央真空系统安装时，将4台螺杆真空泵连接到贯穿整个公司大厅的环形主管线，在该管道中持续且精确地保持预定的真空度，用于模具的快速初步抽真空。另外2台螺杆真空泵连接到一条独立于主管线的辅助环形管线，在初步抽取真空之后，该辅助环形管线使用与环形主管线相同的真空将树脂灌注到转子叶片组件中。
初始抽真空结束后，在树脂开始灌注时，内部阀门将自动从一条真空管线切换到另一条真空管线。通过双管线的解决方案，以及直接位于转子叶片模具处的真空控制面板中的智能真空控制技术，树脂可以实现稳定且安全地灌注。该智能真空控制系统还可以记录并保存所有生产过程中的数据。
由于这些所有连接模具的过程并不同时进行，因此所需的真空度会有很大差异。基于需求的控制系统会不断识别所需的泵速，然后逐渐打开或关闭相应的真空泵模块。系统中的变频螺杆真空泵满负荷运行时，系统会启动第2台真空泵，必要时还会降低变频真空泵的转速。如果需要提高真空泵转速，其他的真空泵将会被控制系统自动打开。
该系统会按照次低顺序循环工作，这意味着控制系统会考虑每******立真空泵的工作时数并交替运行，以便使所有的真空泵均具有相同的工作时数。由于中央真空系统被安装在单独的房间中，因此工作场所就不会受到运行噪音或热量排放的不利影响。
该套中央真空系统自开始投入使用后，该公司对其表现十分认可，因为新的真空供应系统已经完全满足所有的性能要求，并且明显提升了节能效果，这是计划开始时所有人都非常关注的一个因素。经过评估，中央真空系统可以节省50％以上的能耗。此前一共设置了36台旋片式真空泵才能满足生产需求，如今仅需6台螺杆真空泵，第7台螺杆真空泵仅用作备用泵，节能优势显而易见。
当然，显着降低能耗并不是只有真空泵数量这一个因素。基于需求的智能控制也起了很大作用。过去，真空泵通常每天24小时连续不断地工作。现在，每******立的螺杆真空泵的工作时数都有大幅降低。这继而减少了真空泵所需的维护工作。与旋片式真空泵相比，螺杆式真空泵的数量大大减少，从而降低了维护成本。还可以实现在运行期间通过停用独立的螺杆真空泵并启用备用泵，即可来完成维护操作。
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