高分子材料在風(fēng)力機(jī)中的應(yīng)用

1、華東理工大學(xué)秦炎鋒（030120590）課程作業(yè)論文題目：高分子材料在風(fēng)力機(jī)葉片中的應(yīng)用題目：高分子材料在風(fēng)力機(jī)葉片中的應(yīng)用摘要隨著能源問題的日益突出，風(fēng)力發(fā)電越來越受到關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電近幾年得到的很大的發(fā)展。風(fēng)力機(jī)葉片，尤其是大型風(fēng)力機(jī)葉片由于其在風(fēng)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(xué)性能和力學(xué)性能，在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用十分廣泛。風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，是復(fù)合材料應(yīng)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(jìn)技術(shù)和卓越性能融為一體，形成高端的復(fù)合材料綜合成型體。本文詳細(xì)介紹了風(fēng)力機(jī)葉片的加工技術(shù)，以及高分子材料在風(fēng)力機(jī)葉片上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：風(fēng)力機(jī)葉片高分子材料。華東理工大學(xué)秦炎鋒（030120590）課程作業(yè)論文目前已在研發(fā)5MW以上、長達(dá)50m以上的葉片更進(jìn)一步向7~10MW、長達(dá)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(zhì)量要更輕、成本更低、功率更高。為此要進(jìn)行氣動及結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料體系和制造技術(shù)上的系列革新。目前我國風(fēng)力機(jī)葉片技術(shù)已可制造1.52.0MW、長達(dá)3537.5m的葉片正在計劃研發(fā)2.53.0MW、長達(dá)40m以上的葉片。風(fēng)力機(jī)的研制是設(shè)計空氣動力學(xué)、機(jī)械設(shè)計與制造、材料、電機(jī)、控制等的多學(xué)科的系統(tǒng)工程盡管我國已引進(jìn)一些國外制造技術(shù)但從綜合技術(shù)水平上看我們嚴(yán)重缺乏具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)以及進(jìn)行自主創(chuàng)新的能力我們與世界的先進(jìn)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(fēng)力機(jī)葉片制造技術(shù)風(fēng)能行業(yè)是世界上發(fā)展最快的纖維增強(qiáng)塑料用戶之一。隨著風(fēng)力渦輪機(jī)不斷增大，其生產(chǎn)技術(shù)也日益進(jìn)步。渦輪機(jī)的葉片是制造工藝最復(fù)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(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)規(guī)模風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)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(qiáng)材料一般是E玻璃纖維，占葉片重量的70%~75%。增強(qiáng)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(qiáng)材料一般用手鋪在模具中，形成干鋪層。用巴薩木、結(jié)構(gòu)性泡沫材料或?qū)ｉT設(shè)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(yù)浸料、碳纖維或混雜材料制造葉片，特別是在長葉片的生產(chǎn)中。世界上最大的風(fēng)力渦輪機(jī)制造商是丹麥的維斯塔斯風(fēng)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(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂上。3枚葉片組成的風(fēng)輪直徑為164m，把大量纖維增強(qiáng)塑

6、料擺放在空中。維斯塔斯公司使用碳纖維復(fù)合材料來制造葉片，這種葉片比玻璃纖維復(fù)合材料葉片體積更小，剛度更高，重量更輕。另一家風(fēng)能市場領(lǐng)跑者西班牙歌美颯公司也在其最先進(jìn)的渦輪機(jī)中使用碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料。歌美颯的4.5MW渦輪機(jī)被稱為海上風(fēng)電廠用的最強(qiáng)勁的發(fā)電機(jī)，它聳入空中120m，其獨(dú)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(fēng)輪葉片制造商是丹麥LM風(fēng)電公司。該公司在三大洲運(yùn)轉(zhuǎn)12個工廠，最近為歐洲海上風(fēng)電市

7、場生產(chǎn)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(shè)計目的是安裝在法國Alstom公司制造的6MW風(fēng)力渦輪機(jī)上。LM風(fēng)電公司自1978年以來一直使用玻璃纖維和聚酯樹脂來生產(chǎn)風(fēng)輪葉片。該公司在生產(chǎn)工藝方面與材料供應(yīng)商緊密合作，以便優(yōu)化真空灌注用的樹脂和增強(qiáng)材料。對于增強(qiáng)纖維，該公司的研發(fā)重心是玻璃纖維氈的結(jié)構(gòu)和拉伸強(qiáng)度以及纖維所用的浸潤劑。該公司所用的纖維氈比預(yù)浸料更易操