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风力发电机叶片材料的技术发展路线

2012-07-10 15:30
潇纵
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  玻璃钢叶片

  所谓玻璃钢(glass fiber reinforced plastic,简称GFRP)就是环氧树脂、不饱和树脂等塑料渗入长度不同的玻璃纤维或碳纤维而做成的增强塑料。增强塑料强度高、重量轻、耐老化,表面可再缠玻璃纤维及涂环氧树脂,其它部分填充泡沫塑料。玻璃纤维的质量还可以通过表面改性、上浆和涂覆加以改进。LM玻璃纤维公司现致力于开发长达54m的全玻纤叶片,其单位kWh成本较低。

  玻璃钢复合叶片

  上世纪末,世界工业发达国家的大、中型风力发电机产品的叶片,基本上采用型钢纵梁、夹层玻璃钢肋梁及叶根与轮毂连接用金属结构的复合材料做叶片。风力发电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料,目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。美国的研究表明,采用射电频率等离子体沉积去涂覆E-玻纤,其耐拉伸疲劳就可以达到碳纤维的水平,而且经这种处理后可以降低能实际上导致损害的纤维间微振磨损。LM玻璃纤维公司进一步开发以玻璃钢为主,在横梁和叶片端部只少量选用碳纤维的61m大型叶片,以发展5MW的风力机。

  碳纤维复合叶片

  随着发电单机功率的增大,要求叶片长度不断增加,其在风力发电上的应用也将会不断扩大。对叶片来讲,刚度也是一个十分重要的指标。研究表明,碳纤维(carbon fiber,简称CF)复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍。虽然碳纤维复合材料的性能大大优于玻璃纤维复合材料,但价格昂贵,影响了它在风力发电上的大范围应用。因此,全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究,以求降低成本。

  昨天,我们用的是木制或金属材料;今天,我们用的是玻璃钢;明天,我们用的是碳纤维;那么明天的明天,我们用的会不会是纳米材料?

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