摘要：本文从风电研发的意义出发，详细阐述了1.5MW机舱罩的有限元分析、设计、生产及检验，对今后研发和实现机舱罩的规模化和系列化有着重要的指导意义。
    风力发电是人类取之不尽用之不竭的自然资源，利用风力发电可减少环境污染、节省煤炭及石油等天然能源。随着风力发电技术的日趋成熟，可再生能源的利用已成为人们关注的焦点，因此有着广阔的发展前景。
    风力发电技术主要有3大特点：①灵活性强，既可并网运行，也可离网独立运行，同时还可与其它能源技术互补组成发电系统；②风电场运营模式可为国家电网补充电力，特别是小型风电机组可为边远地区提供生产、生活用电；③具有建设周期短、装机规模灵活、可靠性高、运行维护简单、占地面积小、发电方式多样等优点，因此受到全世界发达国家和发展中国家的特别关注。
    随着我国对环境清洁能源的进一步需求，国家在“十一五”规划中已把风电技术纳入未来国民经济发展的重要产业支柱，并明确提出要增大风力发电装机容量，据不完全统计，国内已有数十家公司从事风力发电技术的研究和制造。风电领域的崛起，给与之配套的机舱罩带来了机遇和挑战，从零五年起北玻院开始研制机舱罩，经过3年多的努力，研究、设计、开发队伍不断壮大，生产能力初见规模，本文就1.5MW机舱罩的研究进行详细论述。
1  机舱罩的设计
1.1  总体思路
    1.5MW机舱罩的外形尺寸一般在L*W*H＝9800*5000*4500mm左右，面对这一庞然大物，如何满足风电装机安全和使用要求，产品设计的合理性便成为机舱罩技术的核心。围绕这一技术关键，我们重点从三个方面入手，一是运用有限元分析，合理设计产品结构；第二为优化壳体厚度和刚度；第三为合理布局筋板的组装及整机组装的匹配性。图1所示为机舱罩整体结构示意图。

 

1.2  结构分析
    通过对产品三维建模，在满足相关设计要求及荷载前提下进行有限元分析，如图2所示。
   

2  试制及组装
2.1  模具的制作
    模具制造是实现机舱罩生产的第一步，而模具分模面的合理性，则是确保制造和脱模顺利进行的重要环节。为了实现模具制造的合理性，重点需要解决好以下几点：cnwpem.cn
    (1)模具必须具有足够的刚度和强度，能够承受脱模时的冲击，确保加工、组装和使用过程中不变形；
    (2)模具拐角的曲率应尽量加大，特别是内侧拐角曲率半径应大于2mm，避免由于纤维的回弹，在拐角周围形成气泡空洞；
    (3)拼装模和组合模，分模面的开设除满足容易脱模外，注意不要开设在表面质量要求高或受力大的部位；
    (4)模具有一定的耐热性，热处理变形小；
    (5)模具要具有一定的重复使用频次。
    机舱罩玻璃钢模具制作流程如下所示：
   
2.2  零部件产品的成形

产品成型工艺流程，如下所示：
   
     在机舱罩产品及其附属配件生产过程中对产品的外观，增强层的铺覆层数和分次固化次数严格控制。由于产品体积大，外形复杂糊制产品不能一次成型，主要考虑工艺的可行性，做必要的试验得到数据给出合理的工艺。在糊制过层中，为保证产品质量，需提前对所用原材料（包括胶衣、树脂等）做凝胶试验，以便更合理确定生产工艺。2.3  产品成型过程中的注意要点 
    (1)根据设计所需力学性能数据选用合理的基体材料和增强材料； 
    (2)因该产品使用周期长、环境恶劣，选用的产品胶衣应具备耐老化性能； 
    (3)根据产品的厚度进行铺层设计，以此确定合理的生产工艺： 
    (4)增强材料的铺覆和搭接应严格进行控制； 
    (5)对产品后续补强和检修部件尺寸进行控制，避免影响装机过程中相关配合的干涉； 
    (6)对拼装合模过程中尺寸进行控制，以保证生产产品的通用性； 
    (7)对产品制作工艺进行宣贯。
2.4  产品的总装 
    机舱罩产品体积大，所需的附属配件多。复杂型号机舱罩配件多达数十件，只有达到将上述所有部件完整地组合成一个有机的整体，才能够交付用户方使用。那么，首先要制作相关的总装以保证产品孔位既符合图纸尺寸的要求，同时又能提高生产效率。机舱罩产品总装是检验产品效果非常重要的一环，只有组装后的产品尺寸全部符合设计要求，机舱罩才能同风力发电机组完美地配合。组装前先对产品的组装次序进行合理地安排，尽可能地将一些小件安装在一起后形成准大件，让准大件与准大件之间再进行装配，对装配的场地和装配所需高度进行合理地规划，配好相关的吊运器材以及装配过程中所需的相关工具，对组装工人进行重点部位的讲解培训，使其在组装前对所组装产品的连接先后和相关配合方式了解，同时使里面的电线配管保证畅通，以及检修平台的组装，总之，用最短的时间组装出满意合格的产品。
2.5  产品的检验 
    在目前风力发电市场日益扩大并且产品竞争激烈的环境下，只有高质量的产品才能生存，加上机舱罩产品本身形体大，工序多，部件复杂，配合尺寸多，公差小。这就要求检验需全程跟踪，不论是从模具的设计制作，还是原材料的进货检验，都必须严格控制，首先编制合理的检验流程，对关键工位进行关键点的控制，编制并填写相关的检验记录单和转序卡。根据这些情况，并对各个环节设置专门的质检员，对每个关键工序进行过程监督检验，配合中的关键尺寸设计检验记录表，这样就对产品的批量化生产提供保证。
3  结论 
    (1)利用复合材料的优异性能，成功地研制出1.5MW的机舱罩产品，同时利用有限元分析，对产品的结构进行优化，对产品的外观进一步美化； 
    (2)对机舱罩等相关大型玻璃钢制品进行设计生产组装，形成产品的批量化制作; 
    (3)依据上述思路，对不同风力发电设备配套用机舱罩设计研发提供指导