風輪葉片中的高科技:碳纖維

                                   日期:2022-11-17     瀏覽:21     評論:0    
                                核心提示:風輪葉片中的高科技:碳纖維  每臺風力發電裝置都有一根高高的柱子塔桿(又稱鐵塔),一個大大的肚子機艙,三片(有的兩片)長長的葉子風輪葉片(又稱漿葉),表面上結構很是簡單,其實從外到
                                 風輪葉片中的高科技:碳纖維

                                  每臺風力發電裝置都有一根高高的“柱子”——塔桿(又稱“鐵塔”),一個大大的“肚子”——機艙,三片(有的兩片)長長的“葉子”——風輪葉片(又稱“漿葉”),表面上結構很是簡單,其實從外到內都有高科技,尤其是“肚子”里面構造復雜,學問高深。

                                  風輪葉片是風力發電機組的關鍵核心部件之一,約占總成本的20%,它所采用的材料和設計決定葉片的性能和效率。由于葉片要常年(多達20年)不停地工作,而且要經常遭受狂風、暴雨、烈日、嚴寒、雷電等惡劣環境的考驗,必須要有可靠的質量、良好的工藝設計和優越的性能。

                                  商品化的大型風力發電機風輪葉片大多采用玻璃纖維復合材料,能滿足葉片輕質高強和耐久性的要求,長度長于40米的葉片多采用碳纖維——玻璃纖維復合材料。使用碳纖維作為增強材料,不僅可以提高葉片的承載能力,由于碳纖維具有導電性,也可以有效地避免雷擊對葉片造成損傷。但限于碳纖維的制造技術和高昂的價格,碳纖維復合材料還未大量推廣應用。

                                  為了保證風力發電機運行平穩,不僅要求葉片的質輕高強,而且也要求葉片的質量分布均勻、外形尺寸準確,因此葉片的制造工藝對風力發電裝置十分重要。大型風輪葉片一般是采用梁殼結構(有肋梁的夾心結構),由多軸(縱向)向經(橫向)強化編制物做骨架?,F在國際上最先進的生產工藝是干法成型(也稱為閉模成型),即按照設計鋪層進行層鋪,然后密封型腔,進行抽真空注射成型。真空注射成型不僅樹脂含量容易控制,還保證了復合材料葉片的質量均勻分布,而且增強材料鋪設準確,基體樹脂在真空壓力的作用下,可以更完全的浸漬增強材料,能有效地發揮增強材料的性能,提高復合材料的承載能力。

                                  風輪葉片的設計壽命約為20年,由于是用復合材料做成的,自然降解非常緩慢。所以退役后的葉片處理是個難題,葉片的回收處理以及“綠色”葉片的研制將是今后重要方向。

                                  德國、丹麥等風能資源利用較好的國家復合材料風輪葉片的研發能力世界領先,可以針對不同的地區風力發電需要,選擇最佳的設計方案和制造技術,生產適合不同需求的復合材料風力發電葉片。目前,我國的風輪葉片尤其是兆瓦級風輪葉片所使用的關鍵結構材料大部分依賴進口,嚴重制約了我國兆瓦級風輪葉片制造行業核心競爭力的提升。

                                 
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