第二節 機艙罩的裝配方法

風力發電機組常年在戶外運行，處于比較惡劣的環境下。為了保護機艙內關鍵部件及其附件，如齒輪箱、傳動系統、發電機、控制系統和安全系統等免受風沙、雨雪、冰雹、煙霧和紫外線的直接侵害，保證機組的正常運行，延長機組使用壽命，減少風機運行阻力，同時也為安裝與維護人員提供必要的操作空間，必須通過機艙罩和導流罩把這些關鍵部件保護起來。

機艙罩具有美觀、輕巧、對風阻力小的流線型外形；同時滿足一定的強度和剛度要求，在極限風速下不會被破壞；采用成本低、重量輕、強度高、耐腐蝕能力強、加工性能好的材料制作；在艙壁上設有百葉窗式的通風孔，解決機組通風散熱的問題；機艙罩底部有通風孔及吊重物用的孔，便于維修時運送零部件和工具等；機艙罩頂部設有通風口，便于人員安裝、維修機艙頂部風速風向檢測儀。

目前，大型風力發電機組的機艙罩與導流罩普遍采用玻璃纖維增強復合材料作為主要材料，輔以其他材料制作。也有個別機型的機艙罩采用金屬材料（鋁合金或不銹鋼），但制作成流線型工藝很復雜，成本較高。

兆瓦級以上的風力發電機組玻璃纖維增強復合材料機艙的厚度一般在7～10mm，加強肋及法蘭面的厚度在20～25mm。玻璃纖維增強復合材料機艙的制作最常用的方法是手糊法和真空浸滲法。下面了解一下玻璃鋼機艙罩的生產工藝。

一、玻璃鋼機艙罩的生產工藝

1．手糊法

手糊法機艙罩的制造工藝流程：

手糊法是利用敞開式模具在接觸壓力的作用下，使增強纖維浸膠、脫泡成型，在常溫或中溫固化，整個過程用手工操作生產復合材料制品的成型方法。

手糊法的第一步是機艙部件模具的制作。根據機艙部件的形狀和結構特點、操作難易程度及脫模是否方便，確定模具采用凸模還是凹模。在決定模具制造方案后，根據機艙圖樣畫出模具圖。一般凸模模具的制作比較容易，采用較多。

對于玻璃纖維增強復合材料機艙部件這樣的大型模具，模芯的制作必須考慮到制作成本和重量。一般采用輕質泡沫塑料板或輕鋼骨架鑲木條作為模型，再在模架上手糊上一定厚度的可加工樹脂。之后，經過打磨修整，用樣板檢驗合格后即可用于生產。

機艙部件的加強肋是在糊制過程中，在該部位加入高強度硬質泡沫塑料板制成的。這種泡沫塑料板的特點是，它是閉孔結構使樹脂無法滲入其中。機艙部件中需要預埋的螺栓、螺母及其他構件較多，應在糊制過程中準確安放，不要遺漏和放錯。

手糊法的生產效率低，產品一致性較差，只有一面光滑，修整工作量大，不適用于批量生產，所使用的樹脂對人的健康和安全不利。手糊法生產制品因樹脂固化收縮，形狀易產生變化，而產生原因又很復雜，目前無法進行定量的分析和控制。

2．真空浸滲法

真空浸滲法生產的產品一致性好、兩面光滑、尺寸準確，適宜批量生產。但生產的一次性投入大，需要使用真空泵等設備。真空浸滲法屬于閉模成型，一套模具由模芯和模殼兩部分組成。

真空浸滲法機艙罩的制造工藝流程：

真空浸滲法是在真空袋型法的基礎上，發展起來的一種改進的RTM工藝。應用封閉模具，在模具型腔中鋪放好按性能和結構要求設計的增強材料預成型體。合模后使用真空泵對模腔抽真空，借助于大氣壓力和鋪放在結構層表面的高滲透率的介質引導樹脂注入到結構層中。

真空浸滲法生產的機艙罩優點是機艙罩兩面光滑、尺寸準確、尤其是厚度尺寸。由于壓力的作用，樹脂流經結構纖維，纖維浸潤性好，比手糊法孔隙率低。纖維含量高，強度和剛度好。與手糊法相比減少了固化時逸出的揮發性物質，有利于操作人員的健康和安全。方便采用加熱固化，提高生產效率。

真空浸滲法生產的機艙罩的弱點是樹脂混合和含量控制依賴操作人員技術，要求操作人員有較高的技術水平。樹脂的灌注壓力只有一個大氣壓，灌注浸滲需要時間較長，效率不高。

二、機艙罩的檢查與驗收

機艙罩的安裝質量取決于機艙罩的加工質量，檢查機艙罩時應注意以下方面。

（1）每個機艙罩均應進行外觀質量檢查。目視檢驗，機艙罩外表面應光滑、無飛邊和毛刺。還應特別注意出現氣泡、夾雜起層、變形、變白、損傷、積膠等現象，對表面涂層也要進行外觀目視檢驗。

（2）對機艙罩內部缺陷應進行敲擊或無損檢驗。自動超聲波檢查非常適合機艙罩的內部質量檢驗。利用自動超生波檢驗方法可以有效地檢測層的厚度變化，顯示隱藏的產品故障，例如分層、內含物、氣孔（干燥地區）、缺少粘合劑和粘結不牢。

（3）每個機艙罩均要求檢驗機艙罩與底座連接尺寸，機艙罩各部件之間的連接尺寸。

（4）每個機艙罩均要求檢驗預埋件的位置是否符合圖樣要求，是否有遺漏、歪斜、錯放等問題。

（5）每個機艙罩均要求檢驗重量和重心位置，并在非外露面做出標記，以方便吊裝。

（6）每個機艙罩均應進行隨件試件纖維增強塑料固化度和樹脂含量檢驗。

（7）制造商與用戶商定的其他檢驗項目。

三、機艙罩膠衣的修復

機艙罩的膠衣若有破損或缺陷，安裝前就需要修復，具體修復的方法如下。

（一）準備好修復膠衣的材料、工具和個人防護用品

（二）機艙罩膠衣的修復過程

1．機艙罩表面修復

（1）當缺陷深度≤1.5mm時，可以直接用膠衣進行涂抹修復。

①用≤80目砂紙對損壞部位進行打磨（拋光），用浸潤清洗劑的抹布清除灰塵和異物，以免減弱粘結效果。

②使用熱風槍烘干打磨區域，保證修補區域內部干燥。

③將添加固化劑的膠衣攪拌均勻后涂抹在損壞部位，用光亮部件進行感光處理（如粘貼上亮光薄膜），等待固化（若操作環境溫度低于16℃，可使用熱風槍進行加熱）。

④固化后，去掉薄膜。如有氧化層難以打磨，可先用鏟刀清理或丙酮擦拭，再用1000～1200目砂紙進行蘸水打磨拋光。

（2）當缺陷深度≥2mm且面積≤40mm×40mm時，可依據以下步驟進行修補。

①用≤80目砂紙對損壞部位進行打磨（拋光）、清潔，保證沒有灰塵和異物，以免減弱粘結效果。

②使用熱風槍烘干打磨區域，保證修補區域內部干燥。

③將加入玻纖絲與固化劑的樹脂攪拌均勻后涂抹在損壞部位，用光亮部件進行刮平隨型，等待固化（若操作環境溫度低于16℃，可使用熱風槍進行加熱）。

④固化后，使用≤80目砂紙對其進行打磨拋光。

⑤清理干燥后，表面涂刷面漆。

⑥用1000～1200目砂紙進行蘸水打磨拋光。

（3）缺陷深度＞3mm并深入材料內，可依據以下步驟進行修補。

①先用記號筆標識出打磨區域，用角向磨光機對損壞處進行斜坡狀打磨，在寬度和長度方向按1∶5的倒角進行打磨。若為穿透性裂紋，需先在內部進行補強后再將損傷層全部打磨去除，打磨面積需比損壞面積大80～100mm。

②使用丙酮（或清洗液）進行清潔，保證表面沒有灰塵和異物，以免減弱粘接效果。

③使用熱風槍烘干打磨區域，保證修補區域內部干燥。

④在打磨區域均勻涂一層加入固化劑的樹脂，再鋪覆一層玻璃纖維（經緯布或纖維氈），鋪覆時要按錯層要求進行，如此反復階梯鋪覆操作，達到表面平整，整體鋪設層數至少為原來的N+1層。保證玻璃纖維鋪覆面積比損壞面積大50～80mm。如此重復操作達到表面平整，然后等待固化（若操作環境溫度低于16℃，可使用熱風槍或其他加熱設備進行加熱）。

⑤固化后，使用80～120目砂紙打磨修復區。打磨區域應比修復區大（沿修復區邊擴展20mm），以保證修復區與本體平滑過渡。

⑥在打磨平滑的修復區涂刷膠衣，使修復區的表面達到和周邊區域相同的表面效果（可參照上述機艙罩表面修復缺陷深度≤1.5mm的方法修復）。

2．機艙罩里面修補

（1）當損壞面積≤20mm以內時，可以用樹脂膩子直接進行修補。

①首先用加固化劑的樹脂膩子進行填平。

②固化后用80～120目砂紙進行打磨平滑。

③涂刷面漆。

（2）損壞面積≥20mm并深入材料內時，可以參照上述機艙罩表面修復缺陷深度＞3mm的方法修復。

四、機艙罩的裝配

1．機艙罩的結構

機艙罩是一種大型殼體結構，為了便于制造、安裝和運輸，多采用分體設計。機艙罩一般由厚度為8～10mm的玻璃鋼制造，機艙罩采用內法蘭連接，用不銹鋼螺栓連接成整體。機艙罩均帶有空心金屬加強筋，對體積大的機艙罩多采用網狀結構。加強筋排布位置需考慮部件的裝配影響和艙內美觀。另外，還要求機艙罩結構緊湊、外形美觀。用玻璃鋼制造的大型風力發電機的機艙罩一般采用拼裝結構，如圖1-18和圖1-19。

2．機艙罩與主體結構的連接

其連接原則為安全可靠、配合緊湊、密封防水、外形美觀和便于操作。

3．機艙罩的裝配

（1）按工藝規程技術要求，用一組螺栓將機艙罩（金屬預埋連接支座）與底座主體結構進行連接；用一組螺栓通過機艙罩（金屬預埋法蘭）將分體機艙罩進行連接。因為玻璃鋼件制造誤差較大，所以設計時已留出足夠的安裝調整余量。按圖樣要求調整好安裝位置尺寸后，安裝螺栓并按要求緊固力矩。安裝機艙罩的具體要求在本系列教材的初級教材中已做詳細敘述，本章節不再贅述。

（2）機艙罩的密封。

①機艙罩片體間的密封形式為靜密封，裝配后各機艙罩片體間對接面合縫間隙小于圖樣規定值，并用機械密封膠對縫隙進行密封。

②機艙罩片體與塔筒間的密封形式為動密封，密封材料通常采用尼龍毛刷或動密封膠條。尼龍毛刷技術要求應保證防塵功能，刷毛載體為鋁合金或不銹鋼載體。刷毛材料為黑色PA6尼龍刷絲，絲徑應為φ0.3mm，刷毛高度≥55mm，刷毛壓緊厚度≥3mm，刷稍自然厚度約為4mm，每100mm刷絲含量≥2380根。毛刷安裝要求為整圓結構、無間隙。整條毛刷在一段毛束上往返撥動7次，無刷毛掉落現象。

（3）機艙罩與發電機定子間的密封形式為靜密封，密封形式多采用尼龍毛刷，尼龍毛刷技術要求同②要求。

五、機艙罩的調整

為了便于制造、安裝和運輸，機艙罩采用分塊設計。在組對機艙罩時，用專用工裝和工量具按工藝規程的技術要求調整好機艙罩的安裝位置尺寸與同軸度（機艙罩前端與底座前端安裝法蘭面的同軸度）。

調整的方法：用尺子對稱測量機艙罩上殼體圓弧法蘭上1、2兩點到專用工裝中心的距離，差值（同軸度）滿足工藝規程的要求即為合格。用尺子對稱測量機艙罩下殼體圓弧法蘭上3、4兩點到專用工裝中心的距離，差值（同軸度）滿足工藝規程的要求即為合格。若同軸度不符合要求時，可用工裝調整預埋連接支座與底座的安裝孔位置，也可通過在機艙罩預埋連接支座處增加和減少調整墊來調整。調整完畢后進行螺栓的連接和緊固，以保證機艙罩的安裝質量，避免影響機艙罩與風力發電機組間的配合。見圖1-20。

復習思考題

1．底座裝配面的檢測有哪些內容？

2．簡述激光跟蹤測量系統的基本工作原理。

3．機艙罩的檢查與驗收包括哪些內容？

4．簡述機艙罩膠衣的修復過程。

5．機艙罩的制造工藝有幾種？試述它們的優缺點。