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    復合材料風電葉片的材料體系

    信息來源: 發布時間:2016-05-18 15:46:31

         

           風力發電機葉片是一個復合材料制成的薄殼結構,一般由根部、外殼和加強筋或梁三部分組成,復合材料在整個風電葉片中的重量一般占到90%以上。復合材料葉 片發展之初采用的是廉價的玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂體系,直到今天這仍是大部分葉片采用的材料。隨著葉片長度的不斷增大,這種體系在某些場合已不能滿足 要求,于是很自然地,性能更優異的增強材料—碳纖維進入了葉片生產者的視野。一般認為,22m以下的葉片采用玻璃纖維,而大于42m的葉片則采用碳纖維或 碳;祀s纖維。樹脂基體方面,聚酯樹脂價格低廉,成型工藝性好,但性能一般,環氧樹脂則剛好相反,性能較優但價格較高且工藝操作性不好,所以目前成本和性 能等介于二者之間的乙烯基樹脂被一些葉片制造商大量采用。

           鑒于目前國際上碳纖維價格居高不下,有些人認為在葉片生產中采用碳纖維太過昂貴,不應采用,實際上并非如此,一方面由于葉片長度的增加,其對剛度的要求也 更加嚴格,在更大尺寸葉片的制造上,單純的玻璃纖維已不能滿足要求,碳纖維的剛度大約是玻纖的3倍,制成的復合材料剛度約是玻璃鋼的兩倍,從這個意義上說 碳纖維的引入是必要也是必須的;另一方面,由于葉片尺寸的加大,其質量也越來越巨大,高性能碳纖維的引入可以在很大程度上實現葉片的減重,而隨著葉片重量 的減輕,旋翼葉殼、傳動軸、平臺及塔罩等也可以輕量化,從而可整體降低風力發電機組的成本,抵消或部分抵消碳纖維引入帶來的成本增加。隨著大型、超大型海 上風力發電機的制造和陸續投入運行,碳纖維在風電葉片上大規模應用的時代已為時不遠。


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