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兆瓦级垂直轴风力发电机用玻璃钢叶片拉挤设备

2012-07-14 11:37
科技潮人
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  摘要:叶片是风力发电装置的关键和核心部分,玻璃钢是风力发电机叶片的首选材料,玻璃钢叶片多采用拉挤工艺的方法生产。叶片的质量与材料的配方、加热温度、拉挤速度和拉机过程中的运动平衡性有关,设计性能优良的拉挤设备是保证叶片质量的关键。

  1 引 言

  随着能源问题和环境问题的日益突出,作为一种清洁的可再生能源,风力发电越来越受到人们的重视。风力发电机依其旋转轴的方向分水平轴式和垂直轴式两种形式,水平轴式风力发电机叶轮需随风向变化而调整位置,还要考虑大型叶轮的动平衡问题,垂直轴式风力发电机叶轮不必随风向改变而调整位置,也没有叶轮的动平衡问题,设计较为简单,但其系统抽取风能系数小,同等发电量下叶片尺寸大。

  为了减轻叶片重量同时又保证强度和刚度等要求,玻璃纤维增强聚酯复合材料---简称玻璃钢成为制造叶片的首选材料。在水平轴风力发电机组中,叶片截面为渐变型,长度最长为30-40米(用于兆瓦级风力发电机上),目前国外生产厂家多采用预沁和手工糊制的方法生产(国内用叶片95%为进口),其生产成本高、生产效率低,严重制约了大型风力发电机组的装机容量。大垂直轴风力发电机组中,叶片为鱼骨型不变截面,且不需考虑转子动平衡问题,可采用拉挤工艺方法生产。

  拉挤工艺对材料的配方和拉制工艺过程要求非常严格,国际上目前只能拉挤出600-700mm宽的叶片,用于千瓦级风力发电机上。用于兆瓦级垂直轴风力发电机上的叶片截面尺寸为1400mm*252mm,壁厚6mm,长度为80-120米,属于薄壁中空超大型型材,拉制这种叶片属国际首创。

  2 叶片的截面形状及特点

  (1)叶片的截面形状为鱼骨型不变截面,叶片宽高尺寸为1400mm*252mm,壁厚6mm.(2)特点:该叶片属超大型薄壁中空多腔异型材。

  3 叶片拉挤设备

  3.1 拉挤设备的主要参数

  最大牵引力160T、最大夹紧力480T:牵引速度:0.16-16mm/s.

  3.2 拉挤设备

  如图1所示。兆瓦级垂直轴风力发电机用玻璃钢叶片拉挤设备主要由纱架、侵胶槽、预成型设备、模具、中央泵站、交替式牵引机车等组成。

  3.3 拉挤成型工艺过程

  连续的玻璃纤维从纱架上引出后,经排纱器时入侵胶槽侵透树脂液,连同玻璃纤维连续毡、玻纤或化纤表面毡等增强材料一起进入预成型模具,将多余树脂和气泡排出,然后再进入加热的型材模具,在模具中升温固化,固化后的制品再由牵引机连续不断的从模具中拉出,最后由切割机定长切断。

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