用于制造风力机叶片的介电固化监测

分布式介质固化监测，简称D-DEA，是将介质分析(DEA)应用于制造领域的一种新思路。

与使用单一昂贵的基础仪器和几根长延长电缆不同，D-DEA使用沿单一RS-485通信线路连接的多个低成本仪器，如图1所示。

图1．分布式DEA与传统DEA(风力涡轮机叶片制造)的比较。图片来源:Lambient Technologies。

第一次，D-DEA使得DEA能够用于监测大型结构中的几个位置，如复合材料梁和风力涡轮机叶片。D-DEA还可以防止用于需要多个传感器的监控部件(如航天器和飞机部件)的延长电缆缠结。

与传统的DEA工具相比，D-DEA具有以下特点:

• 成本更低
• 利用短传感器电缆保持信号到D-DEA单位
• 避免使用长传感器电缆，减少信号到基础仪器
• 允许多达256个DEA通道同时运行
• 将DEA与标准RS-485过程控制网络相结合
• 允许过程控制和大型结构的DEA监测
• 将DEA通道的距离扩展到4000英尺(1890米)，这是RS-485距离的限制

电介质固化监测涉及到在研究、制造和质量控制应用中使用相同类型的测量和传感器。DEA与动态力学分析(DMA)或差示扫描量热法(DSC)等实验室测试相对应。

因此，DEA可以充当“中间人”，将数据从研究实验室带到生产车间，然后再从那里带到负责产品质量的经理那里。

使用LT-439的分布式介质固化监测

图2所示的LT-439电介质通道是一种紧凑、低成本的仪器，用于研发、制造和质量控制或质量保证中的热固性固化监测。

图2．用于分布式DEA的LT-439介电信道。图片来源:Lambient Technologies。

当LT-439介电通道与可重复使用或一次性电导率/介电传感器一起使用时，如图3所示，它允许在所有处理环境中使用D-DEA。

图3．一次性(左)和可重复使用(右)介电传感器。图片来源:Lambient Technologies。

从LT-439介电通道的测量可以通过其可选的RS-485串行端口或标准RS-232串行端口与控制网络接口。每个LT-439介电通道支持一个热电偶和一个介电传感器。

多达256个单独的介质通道可以连接到单一的RS-485线。这种具有成本效益的灵活性避免了复杂布线的需要，并在很大程度上实现了对固化状态的并发、多通道监测。

典型的lt - 439介质通道激发频率为10hz、100hz、1khz和10khz。

更宽的频率选项将频率范围从1hz扩展到10khz，每10年增加一次频率。

固化监测技术的融合

对于非常关键的部件，如航天器或飞机部件和复合材料风力涡轮机叶片，每个制造步骤都被记录下来，以记录部件是按照规范生产的，以及在发生故障时进行分析。

目前，一些制造商仅将温度作为一种高度不准确和间接的方法来推断固化的进展。而DEA可以直接指示治疗的状态。电介质固化监测对于记录非常有用，因为没有其他方法可以实时查看生产过程中的固化状态。

基于dea的大规模复合结构闭环控制即将成为现实。大型闭环控制加热系统的两项关键技术已经存在多年。这些包括介电固化监测，在20世纪80年代上市，和闭环成型控制与介电固化监测，在1992年演示。¹

第三项关键技术最近由堪萨斯州威奇托的Spirit航空系统公司开发。这是一种智能的、多区域加热的工具，是热压罐的替代品。²该工具能够通过实时监控和反馈对固化过程进行全面控制，并根据零件的热需求和几何形状修改每个部分的固化时间，从而降低生产成本，减少循环时间，最大限度地减少能源的使用。

尽管Spirit AeroSystems公司的工具利用温度作为控制信息，但将介电测量用于反馈材料状态只是一小步。

所有这些技术的汇合发生在风力涡轮机叶片的发展对可再生能源部门的快速增长至关重要的时候。风力涡轮机的叶片通常超过50米长，是在一个模具中制造的。叶片的厚度，热环境和放热沿其长度不同。

因此，广泛分布的位置固化的速度不同。制造商应采用试错法来确定最大的脱模时间。如果刀片被过快地移除，它可能会因为刚度不足而受损。如果在必要时删除它，则会导致吞吐量降低。

电介质固化监测(约1980年)。图片来源:Lambient Technologies。

b. DEA闭环反馈控制(1992)。²图片来源:Lambient Technologies。

c.多区加热智能控制(2018)。^3.图片来源:Lambient Technologies。

图4．大型结构生产中的闭环控制技术。图片来源:Lambient Technologies。

图5．分布式DEA用于闭环过程控制(风力机叶片制造)。图片来源:Lambient Technologies。

当介电传感器安装在模具的关键位置时——例如，沿模具长度每隔5米——它们可以确定整个部件的固化何时达到了首选点。只有在那个时候，风力涡轮机叶片才会从模具中取出。

通过使用分布式DEA工具和独立加热器，如图5所示，介电测量可以通过闭环控制系统来调节加热。这样，整个结构以均衡的速率固化以获得最佳吞吐量。作为一种优势，如果工厂每周减少一个刀片的废料，或甚至每周多装运一个刀片，利润就会增加。

参考文献

1.Day, D.R.和Lee, H.L.，“SMC零件到零件变化的分析和控制”，第17届年度会议论文集第13-C期，复合材料研究所，塑料工业协会，1992年2月3-6日。

2.Spirit航空系统，“Spirit航空系统开发新的复合材料制造技术”，新闻发布，2017年12月14日。https://www.spiritaero.com/pages/article/spirit-develops-new-composite-manufacturing-technology

这些信息来源于Lambient Technologies提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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