叶片是风机非常重要的一部分，对于风机的正常运行来说具有重要作用。风机叶片如此重要，对于工业生产来说自然有意义来研究叶片的自动化。那么这个产业状况如何呢?下面多罗星将为大家介绍。

　　1 叶片市场需求与环境变化

　　1.1 两海市场发展

　　近年来海上风电蓬勃发展。究其原因，一是因为在中国的漫长海岸线上，蕴藏着丰富的风能资源;二是因为海上风电占地资源少，且靠近电力负荷中心，免去了长距离输送的麻烦。海上风电代表了风电技术的最高水平，其显著特点是高可靠性，因为海上风电机组一旦出故障，维修成本会非常高。

　　另外，国际化是风电产业升级发展的必由之路，而国际市场对产品的质量水平和可靠性要求非常严苛。

　　1.2 风火同价压力

　　《国家发展改革委关于全面深化价格机制改革的意见》指出：根据技术进步和市场供求，实施风电、光伏等新能源标杆上网电价退坡机制，2020年实现风电与燃煤发电上网电价相当。

　　1.3 劳动力人口下降与老龄化

　　据国家统计局数据，2018年末，全国劳动年龄人口总数与2017年末相比减少470万人。到2030年以后将会出现大幅下降的过程，平均以每年760万人的速度减少。按照2013-2017年间全国就业产业分布情况来看，第三产业就业人数不断攀升，第一二产业就业人数呈现下降趋势。

　　今年7月5日，相关人力资源服务机构发布一份研究报告，结果显示，调查企业超半数存在劳动力老龄化趋势，相比较其他类型企业，劳动密集型企业员工老龄化趋势最为突出。

　　1.4 中国制造2025计划

　　国内制造业总体上仍然是劳动密集型产业，“中国制造2025”战略的提出，制造业自动化、智能化发展已是大势所趋，在该背景下，企业的自动化改造“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”;对于绝大多数企业而言，这是一场制造业革命。

　　上述种种市场环境的变化都对风电叶片制造企业及制造方式提出了新的要求，只有能够适应环境变化的企业才能在未来的市场竞争中赢得机会。为了应对这些严苛的质量、成本、环保要求，以及劳动力人数及制造业从业意愿下降的趋势，叶片制造企业必须采取适宜的措施。

　　2 叶片厂自动化生产研究

　　在自动化制造方面，近几年叶片厂也进行了大量的研究，不少文献都有所阐述。

　　徐宇等人在2016年《大型风电叶片设计制造技术发展趋势》中提出：“在制造工艺方面，具有高成型质量、高生产效率、低生产成本和低环境污染的成型工艺是未来的发展方向。一体化和自动化制造工艺以其在成型质量和效率上的巨大优势，将会成为大型叶片的制造趋势。”

　　国电联合动力技术有限公司的李奎等在《风电叶片制造机械化及自动化》中认为：“随着风电叶片行业的不断发展，机械化和自动化代替人工作业将是大势所趋，全生产线的自动化升级将极大降低风电叶片的成本，大幅提升叶片制造加工的精度和质量”。

　　洛阳双瑞风电叶片有限公司的谢惠等人在《工业机器人在风电叶片装配中的前景展望》中分析了现有风电叶片装配中存在的问题，并结合工业机器人在汽车装配和飞机装配中的应用，指明了工业机器人在风电叶片装配作业中的必要性及启示。

　　除此以外，上海玻璃钢研究院、天津瑞风之翼科技有限公司等企业都对叶片自动化制造有所研究和阐述。

　　3 叶片厂自动化设备的实际应用

　　目前，在部分叶片厂开始应用的进口的自动化设备包括自动打磨、自动灌注、自动脱模等，覆盖到了大部分的生产环节。

　　3.1 自动喷胶衣与壳体自动铺布设备

　　玻璃纤维布料以料辊形式存储在料辊库里，铺头按程序要求自动从库中抓取相应的料辊进行铺层，可对模具上任何部位进行铺层;叶片曲线部位的铺层通过实时随形剪裁实现。铺层可通过自动施加增粘剂来固定。各层之间的定位-间隙/搭接-通过光学照相系统自动控制和调整。

　　图1 壳体自动铺层设备

　　图2 大梁铺布设备

　　由于壳体铺布设备成本过高，该设备目前仅在LM公司有一套运行。大梁铺布设备也逐步开始在某些厂家应用。

　　3.2 自动灌注设备

　　在风电叶片生产过程中，叶片成型阶段需要进行真空灌注，在线灌注机融合了树脂自动上料、自动脱泡等多种功能，能够连接预埋在模具上的树脂输送管路，在风电叶片成型的过程中实现自动化灌注。在线灌注机能够根据相应的灌注程序，有顺序的完成整个风电叶片的真空灌注工作。

　　应用该设备能够大量减少由于树脂气泡存在的一些生产过程问题，如制品发白、浸润不良等，同时由于其对树脂温度有控制，可以稳定控制树脂含量。

　　图3 在线灌注设备

　　图4 国产在线灌注设备

　　目前该设备在多家叶片厂均得到应用，并开始了国产化。除此之外，树脂自动脱泡设备、自动混胶设备也得到较多应用。

　　3.3 根部自动切割设备

　　叶片根部切割装置，包括：外框、控制系统、传动系统、切割系统和定位系统。其中，控制系统、传动系统和切割系统安装在外框上。控制系统与传动系统和切割系统相连接。切割系统固定于移动板上，其包括电机以及与电机主轴相连接的切割片刀架，切割片刀架上安装有切割片。

　　该设备简化人工操作，同时提高切割精度，降低工人劳动强度，减少粉尘污染，节省时间，提高工作效率。

　　图5 根部自动铣平设备

　　目前该设备普遍得到应用。

　　3.4 自动涂胶设备

　　在叶片合模阶段，通过合模专用的在线涂胶合模机完成叶片合模涂胶的半自动化，该设备可以在AGV牵引下，沿规定的路线和速度行进，完成粘接剂的自动上料、自动配混，还可以根据布置在模具上的定位传感器，对不同的涂胶区域进行识别，根据每个区域粘接剂涂抹尺寸数据自动切换不同的刮胶头，最终完成整个叶片的合模涂胶。涂胶完成后，可以自动启动模具翻转和锁紧，最终实现叶片合模的自动化。

　　在线灌注设备避免了传统的用桶接结构胶容易导致胶温上升过快的问题，而且工人操作更方便清洁。

　　图6 自动涂胶机A

　　图7 自动涂胶机B

　　其中B款的在线自动滚涂设备目前在叶片厂应用较广。

　　3.5 自动脱模设备

　　壳体自动脱模设备采用真空吸盘来实现叶片脱模。该设备可以提高脱模效率，同时避免切割叶片前后缘导致的粉尘问题及切割损伤风险。

　　图8 真空脱模设备

　　图9 大梁自动脱模搬运设备

　　目前该设备国内刚开始有厂家使用。

　　3.6 全自动和半自动打磨设备

　　风电叶片打磨采用人工打磨时，工人劳动强度大、粉尘对人体危害大且污染环境。目前已经有多款设备可以全自动或半自动进行打磨。具体分为有轨道的自动打磨，和无轨道的半自动打磨方式。

　　图10 半自动打磨设备

　　图11 轨道式全自动打磨

　　目前有几家叶片厂开始使用该类设备，设备的型号和厂家各有千秋。

　　3.7 打孔叶片自动端部切割与钻孔、预埋螺套叶片端部自动磨削设备

　　打孔叶片的自动切割与轴向、周向钻孔功能在国内最初生产叶片时即得到全面应用。

　　预埋螺套的端部磨削设备，可以保证叶片端面的平面度及垂直度。

　　图12 叶根自动磨削设备

　　3.8 自动喷漆设备和半自动滚涂设备

　　喷漆工序的作业环境较差，而且人工喷涂的质量稳定性不高，采用自动化喷涂可以改善喷涂质量和作业环境，同时确保油漆原材料的混合比例均匀。

　　图13 叶片自动喷漆设备

　　图14 半自动滚涂设备

　　目前，由于环保要求的提高以及喷涂的材料浪费较大，叶片厂偏向于使用油漆滚涂工艺，而且材料是水性漆。

　　3.9 叶片在线称重设备

　　传统的叶片称重采用行车的方式吊起叶片，并通过连接在叶片上的电子秤称量，精度较差，速度慢，而且占用行车设备，而在线称重设备则可改善这些问题，并且可以自动计算，最优配重方案，自动记录存档等功能。

　　图14 叶片在线称重设备原理图

　　由于在线称重的诸多优点，目前该类设备在叶片厂得到普遍应用。

　　4 总结

　　随着市场的变化及技术的进步，新的自动化和半自动化设备在生产中不断得到应用，对于提高叶片生产效率、提升产品质量和可靠性、降低生产成本、降低用工数量需求和工人技能体能要求、保证生产的环境友好性，都有较大的作用和价值，可以预见随着市场形势的发展和技术的进步，未来国内叶片厂的自动化水平还将逐步提升。

　　综上所述，通过多罗星的介绍，我们对于风机叶片的自动化现状和日后的发展有了更多的看法。风机叶片的自动化是符合很多人的期望的，所以可以看出风机叶片的自动化发展形势可以说是一片大好，值得期待。