一,、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是什么材料做的
用于加工葉片的材料有木頭,、金屬、工程塑料,、玻璃鋼等,。
1、木制葉片及布蒙皮葉片
近代的微,、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)也有采用木制葉片的,,但木制葉片不易做成扭曲型。大,、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)很少用木制葉片,,采用木制葉片的也是用強(qiáng)度很好的整體木方做葉片縱梁來(lái)承擔(dān)葉片在工作時(shí)所必須承擔(dān)的力和彎矩。
2,、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片
葉片在近代采用鋼管或D型型鋼做縱梁,,鋼板做肋梁,內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的機(jī)構(gòu)形式,,一般在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應(yīng)逐漸變小,,以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量,,即做成等強(qiáng)度梁。
3、鋁合金等弦長(zhǎng)擠壓成型葉片
用鋁合金擠壓成型的等弦長(zhǎng)葉片易于制造,,可聯(lián)系生產(chǎn),,又可按設(shè)計(jì)要求的扭曲進(jìn)行扭曲加工,葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過(guò)焊接或螺栓連接來(lái)實(shí)現(xiàn),。鋁合金葉片重量輕,、易于加工,但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片,,因?yàn)槭澜缑麌?guó)尚未解決這種擠壓工藝,。另外,鋁合金材料在空氣中的氧化和老化問(wèn)題也值得研究,。
4,、玻璃鋼葉片
所謂玻璃鋼(glass fiber reinforced plastic,簡(jiǎn)稱(chēng)GFRP)就是環(huán)氧樹(shù)脂,、不飽和樹(shù)脂等塑料滲入長(zhǎng)度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強(qiáng)塑料,。增強(qiáng)塑料強(qiáng)度高、重量輕,、耐老化,,表面可再纏玻璃纖維及涂環(huán)氧樹(shù)脂,其他部分填充泡沫塑料,。泡沫在葉片中主要作用是在保證其穩(wěn)定性的同時(shí)降低葉片質(zhì)量,,使葉片在滿足剛度的同時(shí)增大捕風(fēng)面積。
從泡沫的力學(xué)性能和價(jià)格等因素考慮,,被用于風(fēng)力發(fā)電葉片芯材的泡沫主要有聚氯乙烯(PVC),、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUR),、丙烯腈-苯乙烯(SAN),、聚醚酰亞胺(PEI)及聚甲基丙烯酰亞胺PMI)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,。PVC泡沫使用最為廣泛,,也是第一種用在承載構(gòu)件夾層結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)泡沫芯材,也稱(chēng)為交聯(lián)PVC,。此泡沫屬于熱固性泡沫,,由德國(guó)人林德曼在20世紀(jì)30年代后期發(fā)明的。
而PET泡沫(Airex)是最近幾年才開(kāi)始研制生產(chǎn)的泡沫,,屬于熱塑性泡沫,,生產(chǎn)工藝為擠出發(fā)泡,但與PS泡沫不同的是其擠出的寬度有限,,所以擠出后要通過(guò)熱熔粘接將其拼接成較大的泡沫體以方便使用,。
玻璃纖維的質(zhì)量還可以通過(guò)表面改性、上漿和涂覆加以改進(jìn),其單位(kW)成本較低,。
5,、碳纖維復(fù)合葉片
隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)葉片的要求越來(lái)越高,。對(duì)葉片來(lái)講,,剛度也是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。研究表明,,碳纖維(carbon fiber,,簡(jiǎn)稱(chēng)CF)復(fù)合材料葉片剛度是玻璃鋼復(fù)合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維復(fù)合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料,,但價(jià)格昂貴,,影響了它在風(fēng)力發(fā)電大范圍應(yīng)用。因此,,全球各大復(fù)合材料公司正在從原材料,、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等各方面深入研究,,以求降低成本,。
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片對(duì)材料的要求
葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件,,其良好的設(shè)計(jì),,可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。為確保在野外極其惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期不停,、安全地運(yùn)行,,對(duì)葉片材料的要求是:
1、密度輕且具有最佳的疲勞強(qiáng)度和力學(xué)性能,,能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件和隨機(jī)負(fù)載的考驗(yàn),。
2、葉片的彈性,、旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性及其振動(dòng)頻率特性曲線都正常,,傳遞給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載穩(wěn)定性好,不得在失控(飛車(chē))的情況下載離心力的作用下拉斷并飛出,,亦不得在風(fēng)壓的作用下折斷,,也不得在飛車(chē)轉(zhuǎn)速以下范圍內(nèi)產(chǎn)生引起整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)烈共振。
3,、葉片的材料必須保證表面光滑以減小風(fēng)阻,,粗糙的表面亦會(huì)被風(fēng)“撕裂”。
4,、不得產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波干擾和光反射,。
5,、不允許產(chǎn)生過(guò)大噪聲。
6,、耐腐蝕、紫外線照射和雷擊性能好,。
7,、成本較低,維護(hù)費(fèi)用最低,。