高分子材料在風力機中的應用

1、華東理工大學秦炎鋒（030120590）課程作業(yè)論文題目：高分子材料在風力機葉片中的應用題目：高分子材料在風力機葉片中的應用摘要隨著能源問題的日益突出，風力發(fā)電越來越受到關注，風力發(fā)電近幾年得到的很大的發(fā)展。風力機葉片，尤其是大型風力機葉片由于其在風力發(fā)電中的作用和特性，對制造工藝和材料等要求很高。高分子材料由于其良好的物理化學性能和力學性能，在風力發(fā)電中應用十分廣泛。風力機葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一，是復合材料應用的典范，它將樹

2、脂、芯材、膠粘劑、涂料、密封膠帶等高分子材料的先進技術和卓越性能融為一體，形成高端的復合材料綜合成型體。本文詳細介紹了風力機葉片的加工技術，以及高分子材料在風力機葉片上的應用。關鍵詞關鍵詞：風力機葉片高分子材料。華東理工大學秦炎鋒（030120590）課程作業(yè)論文目前已在研發(fā)5MW以上、長達50m以上的葉片更進一步向7~10MW、長達60m以上的葉片發(fā)展。葉片大型化的同時還要求輕量化、低成本化和高性能化即在滿足安全、可靠和壽命要求的前提

3、下質量要更輕、成本更低、功率更高。為此要進行氣動及結構設計、材料體系和制造技術上的系列革新。目前我國風力機葉片技術已可制造1.52.0MW、長達3537.5m的葉片正在計劃研發(fā)2.53.0MW、長達40m以上的葉片。風力機的研制是設計空氣動力學、機械設計與制造、材料、電機、控制等的多學科的系統(tǒng)工程盡管我國已引進一些國外制造技術但從綜合技術水平上看我們嚴重缺乏具有獨立自主知識產權的核心技術以及進行自主創(chuàng)新的能力我們與世界的先進水平還有一定

4、差距急需一個綜合配套的跨越式的創(chuàng)新發(fā)展。2風力機葉片制造技術風能行業(yè)是世界上發(fā)展最快的纖維增強塑料用戶之一。隨著風力渦輪機不斷增大，其生產技術也日益進步。渦輪機的葉片是制造工藝最復雜的部件，現(xiàn)在葉片最大長度已超過80m，而且還將變得更長。標準的電網(wǎng)規(guī)模風力渦輪機的設計發(fā)電能力為1~3MW，裝有3枚30~50m長的葉片。葉片制造的勞動量很大。葉片外殼由主梁支承。葉片的增強材料一般是E玻璃纖維，占葉片重量的70%~75%。增強材料由環(huán)氧或不

5、飽和聚酯樹脂灌注。葉片通常是分半成型，然后用環(huán)氧膠粘接。玻璃纖維增強材料一般用手鋪在模具中，形成干鋪層。用巴薩木、結構性泡沫材料或專門設計的三維材料作為葉片的芯材，起支撐作用。有些制造商也使用E玻璃纖維的預浸料、碳纖維或混雜材料制造葉片，特別是在長葉片的生產中。世界上最大的風力渦輪機制造商是丹麥的維斯塔斯風力系統(tǒng)公司。80m長的葉片就是螺接在該公司重35噸的7MW海上風力渦輪機的輪轂上。3枚葉片組成的風輪直徑為164m，把大量纖維增強塑

6、料擺放在空中。維斯塔斯公司使用碳纖維復合材料來制造葉片，這種葉片比玻璃纖維復合材料葉片體積更小，剛度更高，重量更輕。另一家風能市場領跑者西班牙歌美颯公司也在其最先進的渦輪機中使用碳纖維環(huán)氧預浸料。歌美颯的4.5MW渦輪機被稱為海上風電廠用的最強勁的發(fā)電機，它聳入空中120m，其獨特的Innoblade葉片長62.5m，分成段節(jié)，可在現(xiàn)場組裝。世界上最大的風輪葉片制造商是丹麥LM風電公司。該公司在三大洲運轉12個工廠，最近為歐洲海上風電市

7、場生產出創(chuàng)公司記錄的73.5m長葉片。該葉片以E玻璃纖維和聚酯樹脂為原料，采用真空輔助樹脂傳遞模塑法灌注成型。此葉片的設計目的是安裝在法國Alstom公司制造的6MW風力渦輪機上。LM風電公司自1978年以來一直使用玻璃纖維和聚酯樹脂來生產風輪葉片。該公司在生產工藝方面與材料供應商緊密合作，以便優(yōu)化真空灌注用的樹脂和增強材料。對于增強纖維，該公司的研發(fā)重心是玻璃纖維氈的結構和拉伸強度以及纖維所用的浸潤劑。該公司所用的纖維氈比預浸料更易操