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FRP在大型風力發電機葉片中的應用

2009-02-27 來源:王炳雷 李樹虎 陳以蔚 瀏覽數:5002

  大型風機葉片大多采用組裝方式制造。在兩個陰模上分別成型葉片蒙皮,而主梁及其它GFRP部件分別在專用模具上成型,然后在主模具上把兩個蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起,合模加壓固化后制成整體葉片。
  以前,我國GFRP葉片的制造廠家由于受市場、技術、材料及資金等方面的影響,大多采用濕法手湖工藝,常溫固化。工藝相對簡單,不需要加溫加壓裝置。但于大型的MW級風力機葉片,由于葉片體形龐大,最寬處達300cm左右,最高處大于200cm,傳統的手糊成型工藝已不適用。真實輔助灌注技術是解決這一難題的新成型工藝。
  但是,用真過分灌注工藝生產CFRP有一定的難度。CF比GF更細,表面積更大,更難于有效浸漬,適用的樹脂粘度更低。SP公司的SPRNT工藝技術采用樹脂膜交替夾在CF中,經加熱和抽真空使樹脂向外滲透,使樹脂沿鋪層的厚度方向浸漬,浸漬快且充分,同時采用抽真空加速樹脂的流動。該工藝技術也適用于鋪層較厚的葉片根部。另外,目前常用的CF主要是小絲束(24k以下),價格較高。價格是制約CF在大型風機葉片應用的主要因素。大絲束CF的價格相對低廉,但其應用還存在一些技術問題。例如大絲束CF較粗,且不易展開,有粘連、斷絲現象,使強度及剛度等性能受到影響,性能的分散性相應較大。
  3  FRP葉片的發展趨勢
  3.1  向大功率、長葉片方向發展
  由于風力發電每千瓦成本隨風力發電的單機功率的增大而降低,因此風力發電的單機功率一直在不斷增長,葉片的長度也在不斷增加。1992~1999年,歐洲風力發電的單機功率從200KW增加到700KW,葉片的長度則由12m增加到22m。1999~2000年,風力發電的單機功率平均增長到900KW。目前國內風力發電機單機功率為1.5MW左右,葉片長度為34~37m;在國外,20~35MW的風機已經成功裝機,長度為50~60m的葉片已研制成功并準備大規模安裝。世界上風力發電葉片最大的制造商LM Glasfiber公司關閉了一個位于丹麥Jutland的葉片生產廠,而該廠是專業生產長度小于24m的風機葉片的廠家。宣布關閉廠房的原因是市場對風機葉片的需求已經不再是24m以下的小葉片,而是大功率的葉片。更大型、性能更好的機組也已開發出來并投入生產運行,如丹麥新建的幾個風電場,單機容量都在2MW以上;摩洛哥在北方脫萊斯建造的風電場采用的風電機組功率達到       2.1MW。
   隨著海上風電場的建設,需要單機容量更大的機組。預計2010年將開發出10MW的風電機組。
  3.2  FRP葉片不斷更新設計

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 風機葉片的結構優先設計方法
閱讀下文 >> 漂浮式海上風電場塔架基礎結構簡介

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