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《49%20兆瓦級風機葉片復合材料發(fā)展現(xiàn)狀》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、兆瓦級風機葉片復合材料發(fā)展現(xiàn)狀*周娟如,馮學斌I,彭超義21株洲時代新材料科技股份有限公司,湖南株洲4120072國防科技大學航天與材料工程學院,湖南長沙410073摘要:隨著世界對町再生能源越來越重視,風能發(fā)展的前景將越來越廣闊。本文簡述了兆瓦級風機葉片復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了風機葉片用增強材料、樹脂材料及夾芯材料等方面的發(fā)展情況,并對風機葉片材料的發(fā)展趨勢進行了分析。關鍵詞:復合材料;風機葉片中圖分類號:TB332DeveIopmentsofCompositesforMWwindturbinebladesZhouJuan1,FengXuebin1,PengChao
2、yi21ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd.,HunanZhuzhou,4120072CollegeofAerospaceandMaterialsEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,HunanChangsha410073Abstract:Withtheworld'sincreasingemphasisonrenewableenergy,windenergywillmeetabrighterfuture.DevelopmentsofcompositesforMWw
3、indturbinebladeswasintroduces.Thereinforcedmaterial,resinmaterialandsandwichmaterialswereanalysedindetail.Andthetrendformaterialsofwindturbinebladeswasgiven.Keywords:composites;windturbineblades1.前吞在當今世界能源短缺,同時乂突岀強調環(huán)保情況的大背景下,大力開發(fā)利用風能發(fā)電,正在成為-?種普遍的趨勢和潮流,風力發(fā)電在全球范圍內迅速發(fā)展。風屯葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一,價值
4、占整機20%左右。20年來的風機葉片技術和市場的開發(fā)使風力發(fā)電從復合材料的邊緣應用變成全球復合材料最興旺的市場Z-,旺盛的市場需求驅動著先進技術和材料的研發(fā)和應用。2.葉片材料的發(fā)展概況風機葉片是風力發(fā)電機組有效捕獲風能的關鍵部件,被視為風力發(fā)電系統(tǒng)的關鍵技術和技術水平標志。在葉片發(fā)展的100多年里,葉片材料經(jīng)歷了木制葉片及布蒙皮葉片、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片、鋁合金葉片⑴,到現(xiàn)在正在流行的玻璃纖維復合材料葉片,以及H前已開始采用碳纖維復合材料葉片,隨著科學技術的進步,葉片材料的開發(fā)順應了葉片大型化和輕量化的發(fā)展方向。冃前世界上絕大多數(shù)葉片采用玻璃鋼/復合材料制造。玻璃鋼/
5、復合材料具備強度與剛度可設計性、抗振性好、耐疲勞、耐腐蝕性和耐氣候性好等優(yōu)點。風力發(fā)電多年的發(fā)展證明,風機葉片的材料越輕、強度和剛度越高,葉片抵御載荷的能力就越強,葉片就可以做得越大,它的捕風能力也就越強,發(fā)電效率越高,投資風電的效益越好。因此輕質高強、耐蝕性好、具有可設計性的玻璃鋼/復合材料是目前大型風機葉片的首選材料。3風機葉片用增強材料纖維增強復合材料是由纖維和基體材料組成的,纖維起著承受載荷的主要作用。fl前商品化的大型風機葉片大多采用玻璃纖維增強材料制造。在玻璃纖維方面E玻纖因其成本低、適用性強的特點被大量使用,同時為提高葉片的強度和剛度,S玻纖、M玻纖等也可
6、作為增強材料。玻璃纖維廠商紛紛研制適合于風機葉片的玻璃纖維產(chǎn)品⑵。例如:美國歐文斯科寧公司:其0CSE1200直接無捻粗紗用Advantex?玻璃纖維制造,適用于縫編、機織、拉擠和纏繞成型,目標用途是風能和造船市場。美國佳斯邁威公司:其StarRov806無捻粗紗耐疲勞性能好,用以優(yōu)化制造風機葉片用的機織布和縫編織物。美國PPG公司:其Hybon2002直接無捻粗紗超硬而不易斷裂,Hybon2026無捻粗紗疲勞強度比標準產(chǎn)品高10%,它們均適用于風輪葉片的制造。該公司正在研發(fā)剛度更高的增強材料,以填補E玻璃纖維與碳纖維Z間的空白。芬蘭奧斯龍公司:其CombiFlow縫編
7、夾芯氈由兩層短切玻璃纖維原絲與屮間的多孔彈性PET助流層縫合而成,使樹脂流動更好。國產(chǎn)玻纖廠家如垂慶國際、常州宏發(fā)縱橫、常州天常、成如旦等也都開發(fā)了相應的風機葉片用E玻纖產(chǎn)品,并得到了一些葉片生產(chǎn)廠家的批量應用。但是,玻纖密度較大,隨著風機葉片長度的增加,葉片的質量也越來越重,完全依靠玻璃纖維增強材料作為葉片的材料已逐漸不能滿足葉片發(fā)展的需耍。因此,需要尋找更好材料以適應大型葉片發(fā)展的要求。既要減輕葉片的質量,又要滿足強度與剛度要求,有效的辦法是采用碳纖維增強材料。碳纖維增強材料的拉伸模量是玻纖增強材料的2?3倍,大型葉片采用碳纖維增強可