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工程翅料应用年,第卷,第期
在大型风力发电机叶片中的应用
王炳雷李树虎陈以蔚
中国兵器:【二业集团第五三研究所,济南
摘要介绍树脂基复合材料在大型风力发电机叶片中的应用。玻璃纤维增强塑料一直是风力发电机
叶片的主要材料,但随着对大功率、长叶片需求的不断增加,风机叶片在强度和轻量化方面已经不能适应使用
要求,因此采用强度比高几倍的碳纤维增强塑料可有效解决因长度增加引起的叶片质量增加的问题,
使设计更加合理和安全。同时也分析了复合材料风机叶片制造工艺的发展过程和应用前景,另外还对该叶片的发
展趋势等问题进行了探讨。
关键词玻璃纤维增强塑料碳纤维增强塑料风力发电机叶片工艺
随着世界石油资源的日益匮乏,风能作为一种清洁的可转年以上;②成本精确说为分摊到每度电的成本低;
再生能源而逐渐被人们重视。开发和利用风能资源不仅可③叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正
以为世纪寻找新的替代能源,而且有利于环境保护。常,传递给整个发电系统的负荷稳定性好;④耐腐蚀、耐紫
我国风电产业发展到现在经历了一个由小到大、由慢到外线照射和抗雷击性好;⑤维护费用低⋯。
快的过程。从世纪年代研制成功小型风力发电完全可以满足以上要求,是最佳的风力发电机叶片
机组样机,到年的国家“乘风计划”揭开了大型风电机材料。
组国产化的序幕;从年我国第一个风电场在山东荣成.
并网发电,到年底建成了个风电场;从年首批目前商品化的大型风机叶片大多采用玻璃纤维增强塑
国产化风电机组在达坂城风电一场投入运行,到料制造。叶片的特点为:
年研发级国产化风电机组样机;从年底总装①可根据风机叶片的受力特点来设计强度与刚度风
,由机叶片主要是纵向受力,即气动弯曲和离心力,气动弯曲载
此不难看出,我国风电产业在这多年中逐渐发展、前进、荷比离心力大得多,由剪切与扭转产生的剪应力不大。利用
壮大。玻璃纤维受力为主的受力理论,可将主要布置在叶
近年来,风电机组技术改进的主要方向是降低制造成片的纵向,这样就可使叶片轻量化。
本、提高单机容量、提高风能转换效率、实现自动控制等。目②翼型容易成型,可达到最大气动效率为了达到最佳
前主流风电机组的单机容量为.~.,容量越大,发气动效果,利用叶片复杂的气动外形,在风轮的不同半径处
电效率越高,技术难度越大。而国外正在开发、应用的机组设计不同的叶片弦长、厚度、扭角和翼型,如用金属制造则十
单机容量为~。美国国家可再生能源实验分困难。同时叶片可实现批量生产。
室年的报告认为在年之前,价格上有竞争力的③使用时间长达年,能经受次以上疲劳交变载荷
风机产品,陆地为~,海上风电场近海为以疲劳强度较高,缺口敏感性低,内阻尼大,抗震性能
上。年德国公司安装了第一台. 的风较好。
电机组样机。④耐腐蚀性好由于具有耐酸、碱、水汽的性
风力发电机叶片是接受风能的最主要部件,也是风力发能,可将风机安装在户外,特别对于近年来大力发展的离
电机中最基础和最关键的部件。其良好的设计、可靠的质量岸风电场来说,能将风机安装在海上,使风力机组及其叶片
和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。纤维经受各种气候环境的考验。
增强塑料以其轻质、耐腐蚀