风机叶片
由于模具上涂有硅胶,叶片不再需要油漆。此外还 必须注意,在工艺制造过程中,尽可能减少复合材料的 孔隙率,保证增强纤维在辅放与成型过程中保持平直, 是获得良好力学性能的关键。
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5.风机叶片的发展前景
风力发电具有资源再生、容量巨大、无污染、综合 治理成本低等特点,是未来电力的先进生产力。而在风 力发电设备中,最核心的部分是叶片。按叶片造价在总 机中占1/4成本计算,未来15年中国风机叶片的国内市 场规模将超过500亿元。“十一五”规划明确提出,新建 风电场的风机叶片等风电设备的国产化率必须达到70% 以上。可见,国内风机叶片市场前景非常广阔。
风机叶片综述
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目录
1.概述
2.叶片的材料 2.1玻璃纤维复合材料叶片 2.2 碳纤维复合材料叶片 2.3碳纤维/轻木/玻纤混杂复合材料叶片 2.4 热塑性复合材料叶片
3.风机叶片成型工艺的发展
4.风机叶片的发展前景
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1.概述
风能作为一种清洁的可再生能源,开发潜力已被世 界各国所认可。作为风力发电装置最关键最核心的部件-叶 片,是风机进行能量转换的重要组成部分,其设计与选材 决定着风力发电装置的性能与功率,是保证机组正常稳定 运行的重要因素。由于风力机叶片的尺寸大,外形复杂, 并且要求精度高、表面粗糙度低、强度和刚度高、质量分 布均匀性好等,下面分别介绍叶片的材料、形状、模拟和 发展前景。
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2.1玻璃纤维复合材料叶片
玻璃纤维增强聚酯树脂和玻璃纤维增强环氧树脂是目 前只占风机叶片的主要材料,E-玻纤则是主要的增强材料 。目前已经开发了单轴向、双轴向、三轴向、四轴向甚至 三维立体结构等编制形式,以满足不同的需要,但随着长 度的增加,叶片的质量也越重。
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2.2碳纤维复合材料叶片
碳纤维(CF)复合材料叶片的刚度是玻璃纤维复合 材料叶片的2~3倍,大型叶片采用碳纤维作为增强材料 更能充分发挥其轻质高强的优点。现在碳纤维已广泛应 用于转动叶片根部,因为制动时比相应的钢轴要轻得多 ,但在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时, 采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。
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真空浸辅助浸透技术制备风机叶片的关键有:
(1)优选浸透用的基体树脂,特别要保证树脂的最 佳黏度机器流动特殊性位置、流道分布更要注意,确保基体树脂能均衡的充 满任何一处;
(3)工艺参数要最佳化,真空辅助浸透技术的工艺 参数要事先进行实验研究,保证达到最佳化。固化后的 叶片由自动化操纵的设备运送到下一道工序,进行大打 磨和剖光等。
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2.3碳纤维/轻木/玻纤混杂复合材料叶片
碳纤维/玻璃纤维与/轻木/PVC作为填充材料,不仅增 加了叶片的结构强度和承受载荷的能力,而且还最大程度 地减轻了叶片的质量,为叶片向长且轻的方向发展。
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2.4热塑性复合材料叶片
与热固复合材料相比,热塑性复合材料具有密度小 、质量轻、抗冲击性能好、生产周期短等一系列有点, 但该类复合材料的制造工艺技术与传统的热固性复合材 料成型工艺差异较大,制造成本较高,成为限制热塑性 复合材料用于风机叶片的关键问题。
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4.风机叶片成型工艺的发展
随着风力发电机功率的不断提高,安装发电机的塔座 和捕捉风能的复合材料叶片做的越来越大,大型风机叶片 采用的工艺目前主要有2种:开模手工辅层和闭模真空挺 透。用预侵料开模手工辅层工艺最简单、最原始的工艺, 不需要昂贵的工装设备,但效率比较低,质量不够稳定, 通常只用于生产叶片长度比较短和批量比较小的时候;闭 模真空侵透技术被认为效率高、成本低、质量好,因此为 很多生产单位所采用。采用闭模真空侵透工艺制备风机叶 片时,首先把增强材料铺覆在涂覆硅胶的磨具上,增强材 料的外形和辅层数根据叶片设计规定,在先进的现代化工 厂,采用专用的辅层机进行辅层,然后用真空辅助浸透技 术输入基体树脂,真空可以保证树脂能很好的充满到增强 材料和模具的每一个角落。
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目前国外风机叶片大量采用复合材料制造,并向大 型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型、柔性化方向 发展。而国内的风机叶片尚处于起步阶段,离高性能叶 片的要求还相距很远。因此,大力增加研究和开发技术 上的投入,大力培育风电人才,突破风机叶片技术的瓶 颈限制,大力开发风电能源,对于缓解我国将来的能源 危机,具有战略意义。
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2.叶片的材料
风力发电机组在恶劣的环境中长期不停运转,不仅 要承受强大的风载荷,还要经受气体冲刷、砂石粒子冲 击,以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀。对于小型的发 电机组,叶片的类型主要有木制叶片、布蒙皮叶片、钢 梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金等挤压成型叶片等。随着 发电机功率的不断提高,安装发电机的塔座和捕捉风能 的叶片也越做越大,叶片的质量也越来越大,对叶片的 要求也越来越高:质量轻且分布均匀,外形尺寸精度控 制准确;具有最佳的疲劳强度和机械性能,能经受暴风 等极端恶劣条件和随机负荷的考验;叶片的材料越轻、 强度和刚度越大,叶片抵御载荷的能力就越强,叶片就 可以做的越大,它的捕风能力也就越强。