风电机风叶材料知多少_湘电集团有限公司_湘潭电机股从限公司

电机配件系列风电机风叶材料知多少
了解风电机风叶材料的技术发展路线,就知道了风电机风叶的材料.据中国环氧树脂行业协会专家介绍:对于风力发电机而言,碳纤维是即将来临的潮流.一般较小型的叶片(如22米长)选用量大价廉的E-玻纤增强塑料,树脂基体以不饱和聚酯为主,也可选用乙烯酯或环氧树脂,而较大型的叶片(如42米以上),一般采用CFRP或CF与GF的混杂复合材料,树脂基体以环氧为主.GE风能的叶片工程的全球经理Ramesh Gopalakrishnan说,设计师们在寻找轻质高强度材料的过程中,选择了碳纤维应用于叶片设计中.因此玻璃纤维和碳纤维,是目前叶片制造中最为重要的两种材料.叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能,是保证机组正常稳定运行的决定因素.恶劣的环境和长期不停地运转,对叶片的要求有:比重轻且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；叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常,传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、紫外线照射和雷击的性能好；发电成本较低,维护费用最低.
为满足上述要求、提高机组的经济性,叶片的尺寸增大可以改善风力发电的经济性,降低成本.叶片长度从1980年的4.5米发展到今天的61.5米,容量从当初的0.55千兆瓦发展到今天的5千兆瓦.1970年的风力机叶片主要有钢材、铝材或木材制成,今天选择的材料以E-玻纤增强塑料(GFRP)居多,目前已开始采用碳纤维复合材料(CFRP),叶片材料的开发顺应了叶片大型化和轻量化的方向发展.据专家介绍,关于木制叶片及布蒙皮叶片,近代的微、小型风力发电机也有采用木制叶片的,但木制叶片不易做成扭曲型.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力和弯矩.而钢梁玻璃纤维蒙皮叶片,是在近代采用钢管或D型型钢做纵梁、钢板做肋梁,内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮的结构形式,一般在大型风力发电机上使用.叶片纵梁的钢管及D型型钢从叶根至叶尖的截面应逐渐变小,以满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量,即做成等强度梁.关于铝合金等弦长挤压成型叶片——用铝合金挤压成型的等弦长叶片易于制造,可连续生产又可按设计要求的扭曲进行扭曲加工,叶根与轮毂连接的轴及法兰可通过焊接或螺栓连接来实现.
电机配件系列铝合金叶片重量轻、易于加工,但不能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片,因为目前世界各国尚未解决这种挤压工艺.玻璃钢叶片,中国环氧树脂行业协会专家进行了重点介绍.所谓玻璃钢(glass fiber reinforced plastic,简称GFRP),就是环氧树脂、不饱和树脂等塑料,渗入长度不同的玻璃纤维,或碳纤维而做成的增强塑料.增强塑料强度高、重量轻、耐老化,表面可再缠玻璃纤维及涂环氧树脂,其它部分填充泡沫塑料.玻璃纤维的质量还可以通过表面改性、上浆和涂覆加以改进.LM玻璃纤维公司现致力于开发长达54米的全玻纤叶片,其单位千兆瓦成本较低.进一步就是玻璃钢复合叶片,上世纪末世界工业发达国家的大、中型风力发电机产品的叶片,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.风力发电转子叶片用的材料,根据叶片长度不同而选用不同的复合材料,目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂,和碳纤维增强环氧树脂.美国的研究表明,采用射电频率等离子体沉积去涂覆E-玻纤,其耐拉伸疲劳就可以达到碳纤维的水平,而且经这种处理后可以降低能实际上导致损害的纤维间微振磨损.

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