笔者为船舶制造及化学系毕业，从事工程塑料和玻璃钢科研、生产及监理等整五十年。应该讲，对玻璃钢材性及工艺有一定的了解，2007年又被某风电叶片制造企业聘任技术顾问一职。风电叶片虽也是玻璃钢制品，但从叶片的材料及制造工艺来看，与通常玻璃钢制品有不同之处。笔者认为：目前国内风电叶片模具材料及制造工程、叶片结构及含胶量、固化度及老化、加热系统等方面，有待于同仁一起探讨。本文将对上述有关主题提出一些不成熟看法，供同仁参考。

1　应用造船胎架技术，直接制造风电叶片钢板阴模

1.1　风电叶片钢板阴模
　　不需要阳模，可直接在水平钢结构框架上，按技术要求，焊接各站线型截面叶片(加工中心加工)样板，便形成叶片钢结构胎架，再将预先下料好的叶片钢板焊接在叶片胎架上。此时，一个完整刚性结构的叶片钢板阴模即制造完毕，见图1。

　　从图1可看出，钢板阴模胎架截面表面线型样板不需要连续性，应加工成等距离“凹”槽形，便于模具钢板与胎架焊接及加热系统的加热体施工。
1.2　风电叶片钢板阴模特点
1.2.1　成本
　　选定某风电叶片制造企业2兆瓦模具作基准。叶片长度45.3m，面积300m²，主梁帽面积70m²。
　　(1)玻璃钢阴模价格(某企业提供)
　　(a)成本价：480万元
　　(b)销售价：600万元
　　(2)钢板阴模预算
　　(a)钢板重量：400×0.005×7.8×1.2(系数)=18.72(T)
　　(b)钢板价格：0.52万元／T×18.72T=9.74万元
　　(c)翻转装置：55万元
　　(d)模具远红外加热系统：0.16万m²×(330+70)m²=64万元
　　(e)加强钢结构型材：20万元
　　(f)模具截面样板：12万元
　　(g)技术咨询服务费：18万元
　　(h)不可预计(人工及税务费用)：100万元
　　共计：297.46万元
　　以上二种不同材料风电叶片阴模价格，均为同一时期数据，有一定的可比性。
1.2.2　模具精度
　　由于玻璃钢风电叶片阴模制造自身工艺关系，易产生以下二方面误差。先要通过阳模翻制来制造阴模，必然易产生制品误差。另玻璃钢阴模与钢结构框架，以玻璃钢粘结成一个整体，严格来讲，这个整体应为弹性结构，由于各工艺因素，特别加热后固化，更容易产生变形，以上变形误差不可控。而叶片钢板阴模是在经过严格检验的线型截面胎架上制作，叶面钢板与钢结构框架，以电焊连接成一体的坚固刚性结构，确保了钢板阴模精度。
　　关于风电叶片钢板阴模在制造过程所产生的变形问题，可通过以下三方面解决。一是模具在施工过程中，钢板及钢结构焊接时，一定要按焊接工艺要求进行，二是如产生局部变形，可用造船火工“伏火”法解决。
1.2.3　模具清理及修补
　　叶片在玻璃钢阴模上脱模后，玻璃钢阴模表面的清理及修补，是一项既费时又费力的烦恼事，甚至有时叶片及模具表面产生损坏。叶片在钢板阴模上脱模后，除少量清理外，完全不需要修补。若钢板阴模使用其它有关脱模剂，涂刷一次后，可连续使用数次。提高工效，降低成本。
1.2.4　废模处理
　　叶片玻璃钢废模处理，通常采用深埋及焚烧方法，不环保。而钢板叶片废模的钢板可物尽其用，实在无法利用的，可废品回收。
1.2.5　不可预见性
　　风电叶片钢板阴模，从未有人做过。但从理论上来讲，是可行的，与船体分段在胎架上制造很相似。在具体实施过程中，定会产生意想不到的问题，但问题终都能逐一解决。

2　玻璃钢风电叶片结构

　　玻璃钢风电叶片为瘦长型制品。据风电叶片制造企业提供的叶片结构图来看，在叶片型腔内中间，仅有一根主梁帽加强筋，笔者认为：风电叶片装机在空中旋转运行时，主要承受弯曲及抗扭二部分力，由于叶片旋转速度很慢，离心所产生的拉力很小，可不加考虑。又从国内一些风场叶片断裂情况来看，断裂部位基本上都发生在叶片根部0.3R附近，与船舶螺旋桨断裂部位很相似。
　　所以，我们应在相应部位，对叶片进行纵、横及局部辅助补强。此时叶片经过补强后，已形成网格式框架结构，叶片总体强度将明显提高。具体实施，由专业人员进行强度核算为准。另必须注意，同一部位的横向补强材，一定要在同一平面上、下补强材接头，以糊制玻璃钢，终形成一个整体环形框架结构。
　　关于玻璃钢强度，我国玻璃钢事业创始人朱颐龄教授(原任同济大学玻璃钢结构研究所、上海玻璃钢研究所所长)早在上世纪六、七十年代有定论，他说：“玻璃钢强度主要是结构，而不是增重”。

3　风电叶片含胶量

　　通常所指的玻璃钢，是由热固性树脂与玻璃纤维复合而成。树脂是粘结剂，基体；玻璃纤维是增强材，骨架。由于各玻璃钢制品使用工况不同，而对含胶量也相应有所不同。玻璃钢中的树脂除作为粘结剂外，必须还要承受大自然中各种环境侵蚀，如大气中的紫外线、空气中各种污染化合物、盐雾、水汽及气温。以玻璃钢船为例，除了船体外表面0.4-0.5毫米厚度胶衣层(保护层)外，玻璃钢船体含胶量(质量含量)仍为50％左右。
　　玻璃钢风电叶片含胶量，(或行业)是否有标准?据某大型国企所提供的风电叶片含胶量(质量含量)为28～30％，对此含胶量的风电叶片，能否满足风电叶片长期处于运作下的各种动态强度及佳耐候性?还是真空灌注工艺直接所致?我国地域辽阔，气象差异跨度大，又是一万八千公里海岸线的沿海。所以，在对各地域环境中所使用的风电叶片含胶量，应有所不同。这是一项系统工程研究课题。要经过长期研究及时间，确定具有代表性区域风电叶片含胶量。笔者认为，要解决风电叶片多少含胶量，应从灌注工艺着手，要寻找或专门研究能控制含胶量的灌注工艺设备，逐步形成适合各区域的风电叶片含胶量体系。
　　我国沿用五十多年玻璃钢含胶量的概念，实际上是“质量”含量，而国外提出“玻纤体积”含量概念。德国GL标准规定，风电叶片“玻纤体积”含量为30～55％。笔者将三种含量换算成如表1。

　　从表1可明显看出，体积含量表示方法比较科学，能直观看出GF、EP在玻璃钢制品中各自所占有的体积比例。
　　当玻璃钢船质量含胶量为50％时，EP所占体积比为68％，GF所占体积比32％。国内风电叶片质量含胶量一般为30％，EP所占体积比48％，GF所占体积比52％。
　　德国GL规定，风电叶片GF体积含量为30-55％，即EP体积含量70-45％。为何EP体积含量范围如此之大?是否也可以说明：(1)各区域所使用的风电叶片对含胶量要求不同；(2)也可能说明灌注工艺能控制风电叶片的含胶量，我们能否从中得到一些启示?

4　玻璃钢风电叶片固化度及老化

4.1　风电叶片固化度
　　玻璃钢风电叶片在加热后固化时，是否要完全充分固化?固化到何种程度为佳?保留一定固化度，让风电叶片在使用过程中，随时间推延，风电叶片会继续自身固化，起到延长风电叶片使用寿命目的。
　　这一切的一切，是否有科学依据?如有，实用价值又能有几何?由于笔者知识浅薄，不能作更多解释。凭职业灵感，此问题的提出，要追溯五十年前下达一项玻璃钢老化课题说起。
　　上世纪六十年代初，参与当时“第六机械工业部(军工造船部)”下达到“船用塑料工艺研究室”玻璃钢老化课题。此时的研究室技术力量及相关实验设备等方面，在国内应属于一流科研机构。
　　老化课题分为：室内加速老化、室外自然老化及实艇(黑龙江黑河边防巡逻陕艇)取样三部分。室外自然老化又分为各纬度大气及各水域(淡、海水)老化。按试验大纲定期到各试验站取样进行各项目测试。此时，意外情况出现，对取回样品所测试的机械强度与初始强度进行对比，非但未降，反而上升，此情况直至半年至一年后，强度开始下降，说明玻璃钢老化开始。此现象的产生，说明玻璃钢固化机理是一个很复杂的化学反应过程。也就是上述的风电叶片在加热固化时，保留一部分固化度，让风电叶片在实际使用时，自身继续完成固化的由来。
4.2　风电叶片老化
　　根据风电叶片使用特点，做静态样板老化，没有实际意义，对运行叶片取样也难以进行，所以，风电叶片老化数据采集有一定的难度。
　　玻璃钢风电叶片老化开展需要一定的财力及人力投入，生产企业很难实施，应由风电行业协会牵头，推荐有关科研机构来承担风电叶片老化课题的研究，为进一步提高风电叶片性能提供科学依据。

5　模具加热系统

　　本节着重介绍笔者“大型复合材料制品玻璃钢阴模的远红外加热系统”技术(号：2L 2010 2011 4673.7)。远红外加热系统有远红外发热体(碳纤维)及温控系统两部分组成。远红外发热体热辐射度高，渗透性极强，功率大小可按制品升温要求而设定。控制系统可设四个时段，每时段内均匀升温。温控箱通过通讯电缆连接到电脑触摸屏，再由电脑触摸屏来设定和显示温度。模具温度控制系统具备安全保护装置，当温度过高时，系统会自动发出呼叫声报警，过载时系统能自动停止工作。温度及温升率都可按技术要求自行设定。
　　远红外发热体的热陨性小，电热转换度达98％以上，并抗氧化性好，经久耐用。
　　远红外加热技术具有：加热快、使用寿命长(文献报道三、四十年以上)、工艺简单、维修方便、适合废模改造、成本低、低能耗、热渗透性强、安全及环保(波长8.15mm远红外低温对人体有益)等特点。
　　本技术工艺大亮点，碳纤维导线加热体直接铺设在20mm厚的玻璃钢风电叶片阴模表面，再加上保温层即行，维修非常方便。时段升温曲线见图2。
　　加热系统分若干独立“单元”，为安全进一步提供保障。

6　结束语

　　笔者古稀有余，凭着对过去五十载的职业热爱、灵感及想象，对玻璃钢风电叶片模具及
相关问题，提出一些看法，对风电行业又能有几何实际意义，本人不得而知，谨请同仁赐教。