風電葉片模具溫度控制機，「歐能機械」自適應模糊PID控制系統(tǒng)

風能是近年來增長最快的可再生新能源，在減少污染、保護環(huán)境、應對氣候變化的新形勢下，越來越受到世界各國政府的高度重視。風電葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一，其制造成本約占總成本的 20%～30%。風電葉片的基材主要為玻璃纖維和樹脂，利用真空樹脂傳遞技術，經(jīng)過基材鋪層、灌注、預固化、筋板裝配和后固化等階段，然后經(jīng)過打磨和噴漆，最終葉片成型。

在風電葉片的所有制造過程中，關鍵環(huán)節(jié)之一就是后固化過程型腔的溫度控制。該過程要求葉片型腔內(nèi)部溫度保持一個比較恒定的值，持續(xù)時間為 10 小時左右。風電葉片模具溫度控制的優(yōu)劣和是否按照固化制度實施加熱會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。溫度精度將直接影響到風電葉片的材料性能，固化過程中溫度過低將會使膠粘劑失效，而溫度過高將會使風電葉片基材灼傷。

風電葉片模具溫度控制過去常用的加熱方式是使用電阻絲加熱，將電阻絲緊貼于風電葉片表面，通過控制電阻絲的溫度實現(xiàn)風電葉片固化過程的溫度制。這種方法由于葉片在固化過程后期，葉片內(nèi)部樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，產(chǎn)生大量熱量，而電阻絲溫控系統(tǒng)不具備具有吸熱的作用，造成溫度變化具有非線性、時滯性等特點，很難進行恒溫控制，極易造成葉片損傷。

傳統(tǒng)的控溫方法，后固化過程中的溫度控制主要依賴人工記錄固化各時點的溫度，但是在實際操作過程中，由于工人存在責任心差異和操作誤差，如隨意填寫記錄，或不按照要求實時記錄溫度或漏寫溫度等，導致不可控情況經(jīng)常發(fā)生；若生產(chǎn)過程中溫度檢測不夠準確，則可能導致與實際固化工藝要求溫度不相符，從而給產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大隱患甚至使產(chǎn)品報廢，此種案例在課題合作方連云港中復連眾公司 3 分廠葉片生產(chǎn)線已發(fā)生多起。同時，由于沒有相應的檢測設備對固化工藝過程中溫度變化進行實時、準確、有效的監(jiān)控，無法核查生產(chǎn)記錄的真實性，已成為生產(chǎn)過程的一個難點。

綜上所述，為確保后固化過程中葉片型腔溫度變化的均勻性，研發(fā)一套穩(wěn)定性和抗隨機干擾性強、界面友好的風電葉片型腔后固化恒溫控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。歐能機械根據(jù)多年模溫機生產(chǎn)經(jīng)驗，考慮水在加熱過程中兼?zhèn)浼訜岷臀鼰岬淖饔茫瑳Q定采用循環(huán)水加熱的溫度控制模式。

風電葉片模溫機控制系統(tǒng)的設計考慮使其具有一定的自適應性，傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)對于有明確數(shù)學模型的系統(tǒng)具有很強的控制能力，但對于復雜又難以準確描述的系統(tǒng)就無能為力了。比如對于時變、非線性系統(tǒng)，傳統(tǒng) PID 技術的參數(shù)不能在線調(diào)整，不具備自適應調(diào)節(jié)能力，控制效果不理想。

為了保證控制系統(tǒng)的自適應性，歐能機械將模糊理論與PID控制理論相結(jié)合，構(gòu)造自適應模糊PID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制參數(shù)的自動整定。同時改進現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，配以組態(tài)軟件開發(fā)的監(jiān)控界面，減少員工操作失誤和產(chǎn)品缺陷率，從而有效地提高葉片的生產(chǎn)質(zhì)量。