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风力发电机叶片是什么材料做的？风力发电机叶片多少米( 三 )

睿知经验知识


图 4 不同温度时的粘度曲线
聚氨酯树脂的固化性能为叶片生产带来更多的优势 。在 80°C 情况下，叶片固化时间小于 4 小时，预固化时间甚至更短，这能节约宝贵的生产时间 。
特性评估小结
WINDnovation 就 SR552-2 风机叶片设计进行了基准研究，以下是对叶片特性的描述与评估b 。
材料数据
聚氨酯基复合材料结合聚氨酯灌注工艺，可以提高纤维含量，带来优于传统环氧树脂复合材料的力学性能，从而使减轻叶片重量(图 5)成为可能 。WINDnovation 根据两种情境开展了分析研究：(a)1:1 取代现有环氧树脂，不做任何形式的优化;(b)
利用聚氨酯力学性能优势进行结构优化 。
(EP：环氧树脂PU：聚氨酯树脂TM：CPIC 供应的 TM 玻璃纤维)
图 5. 力学性能比较
结构形式
PU-1on1 设计(1:1 取代环氧树脂，不做任何形式的优化)与原来的叶片 SR552-2 具有相同的结构形式，只是在整个叶片中用聚氨酯树脂取代了环氧树脂 。这样设计出的叶片重量更轻，偏转更低，疲劳性更佳，而且稳定性更高 。为了减少质量，需要根据新的强度特性调整叶片结构 。对于 PU-opt 设计(利用聚氨酯的力学特性优点进行结构优化)，主要是通过减少主梁层数并通过调整根部的铺层来保持有效的安全系数 。图6显示了主梁层在叶片上的铺层分布 。
图6.主梁的铺层分布
叶片重量
计算表明，采用直接树脂替代法，在保持必要的强度的条件下，叶片重量初步可以减轻 1.1% 。图 7 显示采用 Pu-opt 叶片设计，叶片重量减轻高达 5.0% 。
图 7. 可能的重量减轻比较
叶片偏转
在特定的额定功率，随着叶片长度的增加，叶片偏转变得更加重要 。这是避免叶片尖部和塔筒之间碰撞的必要的关键设计指标 。图8比较了采用更高纤维含量(FMR)时的参数值 。将聚氨酯用作基材，采用PU-1on1设计，偏转偏移显著减小2.1% 。采用Pu-opt设计法，偏转保持不变，与原来的SR552-2相近，偏差仅为-0.03% 。
图 8. 偏转比较
静力距
如图9所示，随着叶片重量减轻，静力距也减小 。
采用重量优化设计PU-opt，静力距减小2.54% 。而PU-1on1设计仅通过取代树脂，便使得静力距减小1.76% 。静力距减小有助于减小风机承受的疲劳载荷，并延长部分组件的使用寿命 。
图9. 静力距比较
纤维间失效(IFF)
在风机叶片设计中，纤维间失效是关键的失效模式之一 。图10显示了各设计中所有叶片构件的*大总体纤维间失效指标 。更高的主梁刚度会使叶片中的载荷重新分布，因而能显著减小PU-1on1设计中各个构件的纤维间失效指标 。
即使采用PU-opt优化设计法，纤维间失效力也能显著减少，因而能显著提高安全余量 。
纤维间的失效指标可以降低至0.87，降低率为11.2%，展现更多的优化潜力 。
图 10. *大总体纤维间失效指标
结论
采用PU/TM层合板以1:1取代各个标准层合板时(PU-1on1设计)，叶片重量略有减轻 。
但是纤维间失效指标和偏转安全余量得到显著改善 。
通过对PU-1on1设计进行优化，形成PU-opt优化设计，聚氨酯能显著减少整个叶片的材料使用量，叶片减重5.0% 。尤其对于大型风力发电机而言，这是一个非常重要的结果，减轻质量将能降低疲劳载荷，也有助于设计师进一步减轻叶片质量，同时按照比例降低其它风力发电机构件(尤其是涡轮机毂)的质量 。另外，铺层数减少有助于实现更快速和容易的灌注工艺流程 。
总之，根据聚氨酯材料的性能顺利地执行了SR552-2优化，实现了更轻的叶片设计 。
认证证书
DNV-GL(“Det Norske Veritas–Germanischer Lloyd”公司简称)是一家全球性的质量保证和风险管理公司，不论是安全、可靠性还是性能标准方面，都在国际风电行业处于*地位 。

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