风力机叶片材料进展剖析.ppt

* * * * * E玻璃 铝硼硅酸盐 S玻璃 硅酸铝镁玻璃纤维 * * * * 机械浸渍：将增强材料经浸胶槽浸渍树脂胶液，通过刮胶装置和牵引装置控制胶布的树脂含量，然后将浸有树脂的纤维增强材料一层一层的紧贴在模具上，用滚筒、刮板等工具扣除气泡，使之密实。此法可有效的控制含胶量 * * * * * * 1、大型复合材料叶片的外形尺寸与其制造模具有着极其密切的关系。为保证复合材料桨叶设计外形和尺寸精度，叶片越长，成形时对模具刚度和强度的要求就越高，而模具的重量和成本也会大幅度提高。近年来，为减轻模具重量，降低模具成本，大型复合材料叶片的制造模具也逐渐由金属模具向复合材料模具转变。考虑到内资厂商处在风电叶片生产的初期，需要较长时间进行模具开发、样品开发、样品测试工艺调试以及流程优化，因此一般新进入的风电叶片生产厂商都需要较长时间的摸索。 2、叶片存在固化问题。在叶片的生产过程中，由于模具尺寸巨大，一般无法采用烘箱等传统的外部加热方式对其进行升温固化，只能在室温下进行，致使叶片固化周期较长，难以进行较连续化的生产。同时，利用光照进行固化处理的生产方式，受气候因素制约严重，一般只能选择在光照较充足的地方建立叶片生产基地。 3、叶片的技术问题。外资企业由于长期的发展累积，无论在技术还是在质量保证方面都有比较完善的体系，因此在质量控制方面比较出色。而内资企业大多数都处于刚起步阶段，且其中相当一部分企业之前尚无玻璃钢的生产制造经验，无论在技术还是在质量体系方面都还需要一段时间的完善。 * 风力机叶片材料及进展 ?? 当前主要使用的叶片复合材料 叶片材料的发展沿革 叶片复合材料的制造工艺 叶片今后的发展趋势 风力发电以其清洁环保，可再生，在能源紧缺的今天，成为全球范围内迅速发展的行业 各风电营运厂商，为了降低发电成本，提升效益，风力机单机组发电能力不断提高 随着风电行业的迅速发展，对风电设备材料的需求强劲，尤其是对复合材料的需求 测算2007年制造的43,777枚风轮叶片的总重量略超过20,万,t，这使得风轮叶片成为全世界复合材料的最大单项用途之一。在这20万T叶片中，各种原材料的用量分别为： 玻璃纤维：100,240,t； 碳纤维：2,090,t； 热固性树脂(主要是环氧和聚酯树脂)：82,550,t； 芯材（巴萨木和泡沫芯材）：8,160,t； 金属（配件和螺栓）：6,800,t。 当前风力发电的市场趋势 叶片是接收风能的主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常运行的决定因素 主要受力：风力、叶片自重、离心力给予的各种弯矩、拉力。要求叶片重量轻、结构强度高、刚度好、表面光滑、耐腐蚀、疲劳强度高、运行安全可靠 其他要求：易于安装、维护方便、制造和使用成本低 叶片的发展沿革 叶片的结构 根部材料一般为金属结构，外壳为玻璃钢，龙骨（加强筋或加强框）一般为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料 叶片制造工艺主要过程 阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆 叶片的主要结构 木质叶片及布蒙皮叶片 最早出现的叶片材料，近代的微、小型风力发电机有采用木制叶片。 大、中型风力发电机很少用木制叶片，采用木制叶片的也是用强度很好的整体木方做叶片纵梁来承担叶片在工作时所必须承担的主要载荷。 常见叶片材料结构介绍 钢梁玻璃纤维蒙皮叶片 采用钢管或D型钢做纵梁、钢板做肋梁，内填充泡沫塑料，外覆玻璃钢蒙皮的结构形式，往往在大型风力机上使用。 常见叶片材料结构介绍 铝合金等弦长齐压成型叶片 重量轻，易于制造，可连续生产，将其截成所需要的长度，但不能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片，采用较少。 常见叶片材料结构介绍 玻璃钢叶片 增强塑料强度高、重量轻、耐老化，表面再缠玻璃纤维及涂环氧树脂，既可增加强度又使叶片表面光滑。 常见叶片材料结构介绍 玻璃钢复合叶片 20世纪末，工业发达国家的大、中型商铺风力机的叶片基本上采用型钢纵梁、夹层玻璃钢肋梁及叶根与轮毂连接用金属结构的复合材料做叶片。 常见叶片材料结构介绍 复合材料制作叶片的主要优势 可根据风力机叶片的受力特点设计强度和刚度 翼型容易成型，并达到最大气动效率 抗振性好，自振频率可自行设计 疲劳度较高 耐腐蚀性和耐气候性好 维修简便，易于修补 当前风力机叶片主要使用的复合材料 根据叶片长度不同和使用环境不同，综合考虑成本来选择所采用的材料，当前最常采用的材料 玻璃纤维增强聚酯树脂 玻璃纤维增强环氧树脂 碳纤维增强环氧树脂 当前风力机叶片