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复合材料风电叶片的研究与发展

作者：李炜，罗永康

作者单位：东华大学纺织学院，上海，200051

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/eb1591267.html,/Conference_7259859.aspx

复合材料风电叶片先进制造技术研究现状

复合材料风电叶片先进制造技术研究现状摘要：在风电行业中，材料的选择对叶片的性能有重要的影响。随着科技水平的进步，复合材料自出现就得到了认可，并在发展中快速推广，作为风电叶片复合材料有自身优势。复合材料风电叶片也比常规材料风电叶片有更好的性能，因此获得了广泛的应用。本文将围绕复合材料风电叶片的制造和发展进行分析，以供参考。关键词：复合材料；风电叶片；制造；发展 1.前言当前，自动化技术在逐渐向制造业慢慢渗透，推进了制造业进入了自动化的行业。为了抓住这个千载难逢的机会，我国的各个行业都在积极探索先进的自动化技术，促进制造行业的快速转型，促进发展。 2.自动化智能化制造技术 2.1智能温控模具技术模具是形成叶片的关键。现有的叶片模具加热方法通常是电加热或水加热。电加热重量轻，温度迅速升高，并且可以轻松实现灵活的控制。它具有低成本的水加热和稳定的温度控制能力。然而，这两种常规加热方法的缺点是不能实时反映模具工作表面的温度。在叶片成型过程中，特别是在固化阶段，模具表面温度的准确性直接影响叶片材料的最终性能。如果叶片的固化温度过低且固化程度不足，则产品性能将无法满足设计要求。如果温度太高，树脂的反应可能会恶化，热量可能会集中，并且模具和产品可能会报废。因此，能够智能地控制和调节温度的模具对于确保风力涡轮机叶片制造的可靠性至关重要。 2.2自动铺放技术如今，复合风叶片的组件生产以劳动力手工作业为主，包括蒙皮，玻纤布、腹板和大梁，沉重、复杂并且难以准确放置。有效地保证铺层的平坦度并不容易，并且最终叶片的质量和性能不稳定。由于叶片的尺寸较大且布局复杂，因此很难将自动布局应用于叶片生产，因此，近年来，这项技术是划时代的并且已得到广泛应用。（1）主梁自动铺放及成型技术主梁是叶片的主要承重组件，通常在铺设过程中不能有褶皱，并且需要很高的放置精度，因此需要很长时间。通常，大叶片主梁层需要大约2个小时的铺设时间。（2）壳体自动铺放技术当前，铺设玻纤布的主要方法是使用手工来铺设，但是耗时长，并且在铺设过程中需要手动调节和铺设。由于用手拉动玻璃纤维布，因此会发生玻璃纤维布的变形及其对产品质量的影响等问题。用于风力发电叶片的自动铺设装置主要包括机械臂，放置头，光纤交叉输出，光纤交叉切割，压缩，光学位置检测，3D激光扫描仪。在此过程中，压辊在每个输出设备顶部和底部的反向移动以及织物上的相对压力允许织物的运输。在机械臂的驱动下，铺层沿着导轨移动，从而完成了在模具中铺布。 2.3自动打磨技术目前，复合风轮机叶片的打磨主要是人工打磨，劳动强度大，污染环境，粉尘对人体有害。当前，正在开发各种自动研磨技术和设备，其基本上使用机器人臂，自动引导车辆或导轨，智能控制系统，传感器等来根据预设程序来定位和定

2017年山东省风力发电行业发展前景预测

▄前言行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等，为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场，但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。一个全面竞争的时代，不但要了解自己现状，还要了解对手动向，更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。行业研究报告的构成一般来说，行业研究报告的核心内容包括以下五方面：

▄报告信息 ?【出版日期】2016年7月 ?【交付方式】Email电子版/特快专递 ?【价格】纸介版：7000元电子版：7200元纸介+电子：7500元?【文章来源】https://www.wendangku.net/doc/eb1591267.html,/ ▄报告目录第一章风能资源的概述第一节、风能简介一、风能的定义二、风能的特点三、风能的密度四、风能利用的主要方式第二节、中国的风能资源与利用一、中国风能资源的形成及分布二、中国风能资源储量与有效地区三、中国风能开发应用状况四、风能开发尚不成熟第三节、风力发电的生命周期一、生命周期二、风力发电机组组成三、各阶段环境影响分析四、综合分析与比较第二章2014-2016年中国风力发电产业的发展

第一节、2014-2016年全球风力发电的总体分析一、世界风力发电产业概况二、全球风电产业发展态势三、世界各国积极推进风电发展四、欧盟风电产业发展状况五、全球风电市场预测第二节、2014-2016年中国风电产业的发展综述一、我国风电产业发展回顾二、中国风电产业日益走向成熟三、2014年风电市场持续扩张四、2015年风电产业运行状况五、2016年风电产业发展形势第三节、中国风力发电产业发展面临的问题一、风电产业繁荣发展下存在的隐忧二、中国风电产业发展存在硬伤三、国内风电发展面临的困难四、阻碍风电产业发展的制约因素五、风电产业突破瓶颈仍有待时日第四节、中国风力发电产业的发展策略一、中国风电产业的出路分析二、推进我国风电市场发展的措施三、改善产业环境加快风电发展步伐四、风电发展应坚持研发与引进相结合五、技术进步是推动风电发展的动力

复合材料风电叶片的检查保护及维修

复合材料风电叶片的检查保护及维修发表时间：2019-09-19T17:26:28.827Z 来源：《当代电力文化》2019年第8期作者：雷山山杨成玲[导读] 风电场的负责人需要意识到，复合材料的风电叶片需要由专业的人员定期的进行检查与维护。新疆伊犁库克苏河水电开发有限公司新疆伊宁835000摘要：复合材料风电叶片在使用的过程中直接面对风载荷的威胁，还需要长期的面对恶劣环境的干扰，风叶片的工作的发电功率与使用寿命的长短有着很大的影响，风电场的负责人需要意识到，复合材料的风电叶片需要由专业的人员定期的进行检查与维护。这是保障复合材料风电叶片能够顺利工作的重要前提关键词：复合材料；风电；保护；叶片；维修风力发电目前是我国目前大力发展的一种发电方式，其独特的优点无污染、可持续科学的发电.各大国家不断地研究使用，风电叶片能够利用其叶片的转动将风能通过机械转化为电能，其中风电叶片是风力发电机在将风能转化为电能过程中，直接暴露在外部环境的重要机械，叶片的状态直接会影响到机械发电的转换效率。我国目前采用的复合材料所构成的风电叶片是由特殊的树脂型材料制作，复合材料本身具有中空性、纤维材料其独特的严密性也使得它制成叶片十分优质，但是也因为其特殊性，一般的技术人员难以对其进行维修与检查。一、复合材料风电叶片存在检查维修的隐患 1.1、复合材料风电叶片的运输隐患风电叶片从生产的场地出发将其制作成风力发电机的其中一部分机械，一般需要将其需要运输到相应的场地，一般有两种运输的方式，将叶片组装到发电机上再将其运输与将叶片装到运输车上再将其运输两种，在安装复合材料叶片至发电机组上时，操作稍有不当，就会导致材料造成损坏，另外在运输的过程中还会发生意外的损害，例如交通事故的发生。也会对叶片造成损害1.2、复合材料风电叶片所处环境隐患通常来讲。复合材料风电叶片与发电机械所处的位置一般不同，发电机组通常在安装完成之后会将其安装在离叶片一定距离的位置，且具有金属材料外壳进行保护，叶片因为其工作的特殊性，需要常年的裸露在外部的恶劣环境，而且通常风电机组的安装位置大多在地理位置较为偏远的地方，长年的处于风力较大，甚至伴随雷雨的状态下，复合材料的风电叶片虽然具有较强的防腐蚀性，但是由于长年的裸露在恶劣环境下，会造成风电叶片出现破损，转动缓慢等问题的出现，炎热环境与冬天的寒冷环境都会影响叶片正常运行，导致发电效率的下降。 1.3、风电机组缺乏相应的维修保护制度在风电机组的运行下，需要相应的技术人员定期的检查复合材料风电叶片的运行状况，然而我国目前的风电机组方面，在组建之后，一般专业的技术人员通常需要到下一个风电机组去进行组建，检查，通常会出现漏查，重复检查的状况的发生，在叶片发生故障之后，缺乏相应的应对措施，例如叶片在雷雨环境下因为雷电而导致叶片的损害，破损，则需要安排相应的工作人员在保证其他风电机组在正常运行的前提下将损坏的叶片其所在的机组关闭，如果存在雷电存留的状况，还需要对其进行引电，避免工作人员在维修时发生危险1.4、缺乏先进的维修技术我国目前的维修叶片技术还存在着很大的缺陷，例如我们常用的引电技术保护复合材料风电叶片，即通过将雷电的路线改变，引导雷电将其引入大地。常用的做法是，在复合材料叶片的尖部区域设置若干个相关的接闪器，接闪器的作用是能够将雷电通过接闪器所连接的导线将雷电引致叶片的底部接地区域，将雷电传导到大地。但是这种方法会导致复合材料风电叶片的表面出现类型雷电击中的现象出现，使得叶片的表面出现凹痕，不规则的黑点、外表皮的脱落，还会出现不同程度的叶片开裂，在雨水的浸泡下，导致其运转的故障。二、复合材料风电叶片的检查维修方法 2.1、运输环节的保护我国目前的复合材料风电叶片的维修检查的方法主要采用观察、使用工具敲试、将涂层打开进行深入内部的观察和维修等，无论其中哪一种检查维修方法，都需要极为专业的检查维护团体与专业的技术人员。在运输与安装环节，为了避免出现损伤的叶片的行为，则使用专业的技术人员在运输途中通过对叶片的外表进行严谨观察，一旦出现明显的叶片外观损伤与叶片涂层的表面材料出现了刮蹭、损伤，都需要通知相关的叶片制造商与专业的的复合材料风电叶片的维修人员对其进行专业的检查与维修、并对相关的叶片进行拍照，保存资料，对怎样发生事故的原因进行研究，保存，便于以后类似的事故发生之后，进行处理。 2.2、采用先进的检查维修技术我国传统的检查维修技术，一般在复合材料风电风叶进行检查之时，对其进行拆卸，检查内部，之后对其进行组装，工程量繁琐，极为麻烦，而因为复合材料的外表涂层层数较多、每次的拆卸检查都会对叶片造成损害，在考虑到成本和时间的基础上，采用先进的无损检测设备技术，超声波探测检查技术。超声波技术它适用于对复合材料其表面下几厘米厚度的区域进行探查，对其能够准确的找到所出现的问题，代替了我国传统的敲击检测方法，能够减少叶片表面的在因为检查维修之时出现的损伤。还有一种方法称之为错位散斑干涉技术，这种技术主要应用在航空检查与海洋机械之中，它能够在恶劣的环境下对复合材料风电叶片的错位，破损，漏电等情况进行准确定位，代替了传统的人工检查，保障了专业技术人员的人身安全2.3、制定严谨的检查维修制度在复合材料风电叶片的日常检查维修之中，设立专门的检查制度，对叶片的外边涂层，接口，螺旋仪器，地面引电装置，叶片接电器等等位置进行相关的检查制度设定，；例如对接点器的检查，需要分为三部分：第一部是对其接口处的涂层进行检查，检查复合材料风电叶片与接电器的接口处其表面涂层是否出现脱落。第二部分则是对其接口处的导电性能进行检查，使用仪器对其导电性能进行检测，一旦发生导电的故障，尽快进行处理。第三部分则是对整体外部金属的检查，观察是否出现破损，出现后立即更换，保障叶片的正常运行三、结束语伴随着我国对电力需求的增加，风力发电在因为其高效环保的特点在发电方面所占比重越来越大，本文就目前复合材料风电叶片的维修出现的隐患进行分析，提出了具体的建议参考文献：

风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局

风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局目前国外风机叶片大量采用复合材料制造，并向大型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型和柔性化方向发展。而国内的风机叶片起步晚，离高性能叶片的要求有一定的距离。目前国外大的风力机叶片厂家已积极抢滩中国，如LM、Vestas、Gamesa以及Suzlon等均已入驻天津，就地生产叶片，占据了很大的市场份额。国内的主要厂家如中复连众、保定惠腾等均有引进技术。国家对可再生清洁能源的支持，加快了风力发电的发展速度，也为我国的大型复合材料叶片开发提供了一个不可多得的发展机遇。面临着巨大的市场需求和强劲的国际竞争，我国大型复合材料叶片有着巨大的发展机遇与挑战。风电叶片制造工艺发展现状传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于以手工劳动为主，简便易行、成本低，但效率亦低、质量不稳定且工作环境差，多用于中小型叶片的成形。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低，而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要黏接第二次加工，黏接工艺需要黏接平台或型架以确保黏接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。叶片最新发展的成型方法是RTM，即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中，然后注入树脂，加温加压成形。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法，发展迅速，应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称，其中可有多种分支。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。VARTM即真空辅助RTM一边抽真空一边注入树脂，此时只用单面模具，另一面用真空袋。SCRIMP即西曼复合材料熔塑成形法，为美国人西曼所发明，仅需单面模具且要求简单，另一面亦为真空袋，适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了30m长的叶片。Vestas公司和Gamesa公司都采用了预充填的方法，该方法将预充填层切裁成合适的尺寸并放进上、下模段中，一个空心的翼梁也被分层覆盖在一个芯轴柄上。塑料薄膜被铺在三个模型之上，并利用真空法将多层纤维压缩在一起并挤走任何隐蔽的气泡。在真空状态时将模型加热到120 ℃，环氧树脂聚合物将变成黏度非常低的材料，空气释放有助于预充填层固紧在一块，几分钟后，升温使环氧树脂聚合物固化，固化之后，将塑料薄膜移走，将叶片部件黏合成一体。随着叶片技术的发展，热塑材料得到了应用。LM Glasfibre公司用玻璃钢、碳纤维和热

风管制作条文解释(15)

3 风管制作 3.1 一般规定 3.1.1 对金属板材与金属型钢的材质、规格以及标准进行了规定。 3.1.3 1 本条文为强制性条文。《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624对建筑材料的不同燃烧性能划分等级，并明确各等级建筑材料确定燃烧性能的检验方法。目前，非金属风管材料发展较快，品种较多，因其具有的特性和优点，应用越来越广泛。为了保证使用中的安全，对这些材料制作的风管提出了应按工程需要具有不燃或难燃B1级的燃烧性能要求，而其表面层必须为不燃材料。 2 风管表层为铝箔材质时，为确保表面层不易破坏，故对铝箔材质及厚度作出规定，并对铝箔与增强材料复合的风管表面的铝箔厚度作了规定。 3 内、外表面和内部绝热材料粘接牢固，是保证复合材料的基本条件之一。超出一定面积的板材缺陷，不仅影响风管使用寿命，而且有时会降低其保温效果。故条文规定了缺陷不得大于6‰，以达到材料在系统中的正常使用。 4 胶粘剂是非金属风管制作过程中的重要的组成部分，应使用配套的专用胶粘剂，否则容易造成胶粘剂咬蚀母材或粘接不良的后果。热敏、压敏铝箔胶带用于风管外表面局部粘接，起连接和加强作用，为防止火灾等意外，胶粘剂首先失去作用而使风管散落，故条文要求其胶粘剂为难燃B1级。作为通风空调手所用的风管，其胶粘剂或密封胶带不允许挥发有害人体健康的气体。使用时必须检查胶粘剂或密封的使用有效期，保证其使用强度。 5 根据我国多年的工程应用实践与产品状况，规定了热敏胶带与压敏胶带的剥离强度试验最低值与铝箔厚度值；要求胶带宽度不应小于50mm，防止使用的胶带不能满足管壁密封的强度和风管的使用年限。热敏胶带的优点是依靠热熔粘接，只要不再加热，在常温下胶面是固化的，具有牢靠的粘接强度。但是，如无感温点提示操作人员是无法确保粘接质量的。 6 硬聚氯乙烯层压板和挤出板均可作为风管制作板材，该类板材按使用分为工业用板材和普通板材，在选用中应注意。由于硬聚氯乙烯层压板和挤出板用途较广泛，国家标准对硬聚氯乙烯层压板的检验项目无燃烧性能指标，故施工单位订货时应根据需要确定板材的燃烧性能。 7 近年来非金属风管中的复合材料风管，由于具有重量轻导热系数小等特点在工程应用中逐渐增多。本条文规定了非金属风管板材应达到的技术参数指标及各类风管的适用范围。 3.1.4 本条文列出金属风管管板连接形式以及各连接形式所适用的压力范围和应用处所。 3.1.5 根据对特定大截面风管的漏风量及强度试验结果，本条文对金属风管管段的不同连接形式适用的风管压力级别及风管允许最大边长做出规定。薄钢板法兰风管的刚度与法兰端面形式及法兰高度有关，故条文根据就法兰端面形式及法兰高度的不同，规定了其适用风管边长尺寸。 3.2 钢板风管 3.2.1 2 镀锌钢板及含有各类复合保护层的钢板若采用电焊或气焊的连接方法，会使焊缝处的镀锌层被烧蚀，破坏钢板的保护层，在使用过程中会使其焊缝周围的腐蚀面积逐渐扩大。因此，本条文规定此类钢板的拼接，不得采用破坏保护层的熔焊焊接连接方法。涂塑钢板分为单面涂塑与双面涂塑两种，具有塑料耐腐蚀的特点。一般应用于有特殊要

我国风力发电现状及发展趋势

我国风力发电现状及发展趋势摘要：随着环境和能源问题的日益严峻，可再生能源的开发，尤其是风力发电技术已被国家政府所重视。本文概述了风力发电的基本现状，分析了风电在国内外的发展状况、主要面临的问题及其解决途径和发展前景。关键词：风力发电；现状；发展趋势 1.风力发电概述众所周知, 可再生能源有水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能、地热能六大形式。其中, 风能源于太阳辐射使地球表面受热不均、导致大气层中压力分布不均而使空气沿水平方向运动所获得的动能。据估计, 地球上可开发利用的风能约为2*107 MW, 是水能的10倍, 只要利用1%的风能即可满足全球能源的需求[1]。据中国气象科学研究院估算，在中国，10m 高度可开发的风能为10亿kW 以上（陆地2.5亿kW ，海上7.5亿kW ）[2]。在石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、酸雨和温室效应加剧的现实面前, 风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一已受到广泛重视[3]。 2.风力发电原理风力发电机的分类 2.1.风力发电原理力发电是将风能转换为机械能进而将机械能转换为电能的过程。风吹动风力机叶片旋转, 转速通常较低, 需要齿轮箱增速, 将高速转轴连接到发电机转子并带动发电机发电, 发电机输出端接一个升压变压器后连接到电网中。典型的风力发电系统包括风力机(叶片、轮毅等部分)及其控制器、转轴、换流器、发电机及其控制器等。风速、作为风力机及其控制器的输入信号, 风力机控制器将风速与参考值进行比较, 向风力机输出桨距角信号, 调整输出机械转矩T 和机械功率。转轴输出的机械功率输入到发电机中, 发电机的输出功率经过换流器输送到变压器中, 最终输送至电网。风能的表达式为： 32 1νρts E = (式1-1) 式中：s —单位时间内气流流过截面积(m 2) ρ—空气密度(kg/m 3) v —风速(m/s)

双面铝箔复合风管制作与安装

双面铝箔复合风管制作与安装本章适用于一般工业与民用建筑通风与空调工程中双面铝箔复合保温风管的制作与安装。双面铝箔复合保温风管是指两面覆贴铝箔、中间夹有聚氨酯或酚醛泡沫绝热材料的板材制作而成的风管。一、材料要求 1风管制作与安装所用的板材、型材及其他成品材料应符合设计及国家相关产品标准的规定，并具有出厂质量检验合格证明文件。材料进场按现行相关标准进行验收。 2铝箔复合保温板材的品种、规格、性能、厚度等技术参数应符合设计规定。当设计无规定时，应不低于下表的规定。板材的铝箔复合面粘合应牢固，粘合表面单面产生的分层、起泡等缺陷不得大于6‰。铝箔复合保温板材技术参数（kg/ 3复合风管板材的覆面材料必须为不燃材料，具有保温性能的内部泡沫绝热材料应不低于GB8624难燃B1级。法兰连接件及加固件等材料应不低于难燃B1级。所用粘合剂、铝箔胶带及玻璃胶（密封胶）应与其板材材质相匹配，并应符合环保要求。二、主要机具、设备 1机械：切割机、台钻、电锤、手电钻、电焊机。 2工具：工作台、压尺、角尺、钢板尺、钢卷尺、划规、手动压弯机、双刃刀(90o, 45o）、单刃刀(90o,左右45o,左右22.5o)、壁纸刀、扳乎、打胶枪等。三、作业条件 1建筑结构施工完毕，风管预留埋件、孔洞尺寸位置正确，加工场地、库房符合施工要求，具有良好的照明及动力电源． 2设计图纸、技术文件齐备，对施工图进行审核、编制施工方案、进行施工技术交底。四、操作工艺 (一)工艺流程：

(二)操作方法（风管制作、安装）： 1板材下料、成型： (1)矩形铝箔复合保温风管的四面壁板可由一片整板切3个90o豁口、2个45o边口折合粘接而成；也可由两片整板、四片整板切口、切边拼合粘接而成，如下图所示。图切口、切边成型 (2）板材厚20mm、板宽1200mm,长度为4000mm：当风管长边尺寸≤1160mm或风管两边之和≤1120mm,或三边（四边长度）之和≤1080mm（1040mm）时，风管可按板材长度做成每节4m，以减少管段接口。 (3)风管板材可以拼接，见下图 .当风管长边尺寸≤1600mm时，可切45o角直接粘接，粘接后在接缝处双面贴铝箔胶带；当风管长边尺寸＞1600mm时，板材的拼接需采用“H”型专用连接件，以增强拼接强度。切45o角粘接中间加幽H口型连接件拼接图风管板材拼接方式 (4)风管的三通、四通宜采用分隔式或分叉式：弯头、三通、四通、大小头的圆弧面或折线面应等分对称划线。风管每节管段（包括三通、弯头等管件）的两端面应平行,与管中线垂直。 (5）采用机械压弯成型制作风管弯头的圆弧面，其内弧半径＜150mm时，轧压间距宜为20～35mm；内弧半径150～300mm时，扎压间距宜在35～50mm之间；内弧半径>300mm时，扎压间距宜在50～70mm。扎压深度不宜超过5mm。 (6)矩形弯管应采用内外同心弧型或内外同心折线型，曲率半径宜为一个平面边长；当采用其他形式的弯管(内外直角、内斜线外直角)，平面边长＞500mm时应设置弯管导流片。导流片数量按平面边长b确定；当1000mm≥b＞500mm时设1片；1500mm≥b＞l000mm 时设2片；b>1500mm时设3片。导流片设置的位置：第1片为b/2处，第2片为b/4处，第3片为b/8处。（7）导流片可采用PVC定型产品，也可由镀锌板弯压成园弧，两端头翻边，铆到上下两块平行连接板上(连接板也可用镀锌板裁剪而成)组成导流板组。在已下好料的弯头平面板上划出安装位置线，在组合弯头时将导流板组用粘合剂同时粘上。导流板组的高度宜大于弯头管口2mm，以使其连接更紧密。 2合口粘接、贴胶带。

大型风电叶片结构设计方法研究

大型风电叶片结构设计方法研究摘要：随着绿色能源的推广与利用，对风电叶片结构设计也提出了更高的要求。作为风电机组的主要部件，叶片的设计方法一直是风电机组研发的关键。本文主要对大型风电叶片结构设计方法进行探析。关键词：风电叶片；结构设计；方法前言近年来，我国的风电设备在技术水平与创新方面已有了突破性的成就，但与国外发达国家相比，仍存在很大差距，尤其在大型风电叶片结构设计方面。因此，如何完善设计方法将是未来提高风电机组核心技术的必然途径。 1.风电叶片设计的基本概述 1.1 风电叶片设计风电叶片设计的过程实际是对叶片参数的选取与确定的过程，其中的参数对叶片的性能起决定性的作用。一般对风电叶片进行设计主要目标在于：第一，通过较好的空气动力外形获得风能。第二，结构的强度与刚度能够承受各种荷载。第三，其结构动力学特性较好，防止出现共振与颤振。第四，叶片重量的降低使制造成本减少。设计的过程主要分为对气动与结构的设计。其中气动设计过程中，主要对叶片几何外形做出最佳的选择，实现年发电量最大的目标，而结构设计主要对叶片材料的选择、叶片结构形式以及设计参数进行分析，使叶片的强度、刚度及稳定性等目标得以实现。 1.2 叶片外形设计的主要方法风电叶片设计的主要任务是确定气动外形。叶片外形作为结构设计的基础，对结构设计也有一定的限制。一般对气动外形的设计的方法主要包括基于动量叶素理论的简化设计方法、Glauert方法、以及维尔森方法。基于动量叶素理论的简化设计方法通常用于对风轮轴线截面与叶片产生的气动力，并以此确定叶片参数与翼弦的关系。而Glauert方法主要对风轮后涡流流动进行考虑，初步的设计、分析与修正气动性能，存在一定的局限性，但在设计过程中属于较好的指导方法。维尔森方法则是对Glauert方法的改进，是当前叶片启动外形设计常用方法之一[1]。 1.3 结构设计结构设计的基本要求在于动力学特性、设计寿命、极限强度设计条件以及刚度设计条件与叶尖变形。在叶片材料方面，通常选择铝合金、玻璃钢、碳纤维增强复合材料等。叶片的内部夹芯结构一般以轻木与PVC为主，而且主体结构中

聚合物基复合材料在高介电材料方面的应用与发展

聚合物基复合材料在高介电材料方面的应用与发展姓名:*** 班级：高分子化学与物理学号：**** 摘要：高介电常数聚合物具有优异的介电性和柔韧性，可以制备高容量有机薄膜电容器等无源器件，近年来受到广泛关注。本文概述了目前高介电聚合物基复合材料的主要问题，论述了铁电陶瓷－聚合物型、氧化物－聚合物型、碳纳米管－聚合物型、金属导电颗粒－聚合物型、全有机高分子聚合物型等高介电复合材料的国内外研究进展。并指出提高介电常数、储能密度，减小介电损耗，降低制备成本是未来发展的方向。关键词：高介电常数复合材料聚合物填料介电损耗正文：随着信息技术的发展，作为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、动态随机存储器(DRAM)以及印刷线路板(PWB)上电容器的介质材料迅速减薄，逼近其物理极限。随着器件特征尺寸的不断缩小，当线宽小于0.1μm，栅氧化物层厚度开始逐渐接近原子间距。此时，受隧道效应的影响，栅极漏电流将随氧化层厚度的减小呈指数增长。漏电流的急剧增加造成MOS器件关态时的功耗增加，对器件的集成度、可靠性和寿命都有很大影响，因此研究新型高介电介质材料成为当今信息功能材料以及微电子领域的前沿课题。介电材料按介电常数的高低分为高介电和低介电两个方向。高介电材料主要应用于栅极介质材料、储能材料等领域，低介电材料主要用来制备电子封装材料。笔者所在的课题组近年来在聚酰亚胺低介电复合材料方面取得了一系列研究成果。高介电常数材料根据用途主要分为钙钛矿相氧化物和金属或过渡金属氧化物，前者用于DRAM以及PWB上的电容介质材料，后者用于MOSFET栅极的绝缘介质材料。近年来，聚合物基高介电材料成为微电子行业研究的热点之一，选择合适的聚合物基体，可以在PWB上快速大规模地制备高电容嵌入式微电容器，这种微电容器可以保证集成电路的高速运行。此外，利用聚合物基高介电材料具备的特殊物理特性，可制备具有特殊性能的新型器件[1]。 1 电介质及其极化机理[2] 电介质是指在电场下能在电介质材料内部建立极化的一切物质。从广义上讲，电介质不仅包括绝缘体，还包括能够将力、热、光、温度、射线、化学及生物等非电量转化为电信息的各种功能材料，甚至还包括电解质和金属材料。电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递、存储和记录电的作用和影响。电介质在电场下最主要的电特性是电导和极化，极化是电介质中电荷(束缚在分子或局部空间中不能完全自由运动的电荷及自由电荷) 在电场中作微小

风电叶片维护研究进展

风电叶片维护研究进展一．风电叶片维护的必要性我国风电快速发展始于2006年，当时国内风机以600kw，700kw机型为主，2007年3月，我国首台1.5MW直驱永磁发电机组在新疆投运，拉开了兆瓦级风力发电发展的序幕。随着风电市场的逐渐成熟，大型风力发电机组相继出现，叶片长度也由原来的30-40m增加至60-70m。叶片长度的不断增长，同时带来叶片重量的增加，但是叶片设计使用寿命为20年，如何在叶片20年的生命周期内保持其高效运行至关重要。风力发电叶片一般安装于偏远的地区，运行环境恶劣，如较大的风沙侵袭，-30℃至50℃的循环温差，以及强紫外光的老化等。目前2.5MW-50.3m的叶片，叶尖运行速度高达300公里/小时，在这样高转速下，风沙和雨滴对风电叶片的侵蚀相当于等离子切割，叶片表面容易形成空洞。研究表明，叶片表面粗糙度的增加以及缺陷的累积将导致发电效率降低5%-30%，还可能导致叶片运行失稳造成齿轮箱的故障。叶片小的缺陷如果没有及时发现并进行专业修复，将导致裂纹延伸至叶尖，造成叶片大面积的开裂，不得不进行大型修补或者返厂处理，给风场业主带来重大经济损失。二．风电叶片常见的损伤风电叶片虽然在设计时，赋予它足够的强度和刚度，但是在其20年的使用寿命中，也会像其他复合材料部件一样，出现各种各样的问题。风电叶片从生产厂家生产，通过长距离的运输到达风场，使用大吨位吊车进行安装。风电叶片在上述每一个步骤都可能发生损伤破坏。一旦风电叶片开始运行，将受到雨水，风沙以及大气的腐蚀，同时还要经受强紫外的老化。在风压和旋转持续疲劳载荷的作用下，隐藏在叶片内部的缺陷，如分层，气泡，叶片组件之间的粘合缺陷将会逐渐显现出来。风机正常运行情况下，叶片会在不同年限出现相应的受损状况： 2年：表面胶衣出现磨损，脱落现象，甚至出现小的砂眼。 3年：叶片出现大量砂眼，叶片前缘尤为严重，风机运行产生阻力，事故隐患开始显示。

高介电复合材料及其介电性能的研究好

收稿日期:2003-06-27 基金项目:上海市科委基金资助项目(2002DJ 11004)作者简介:李杰,男,硕士研究生,从事金属聚合物复合材料介电性能以及理论方面的研究;韦平,副教授,通讯联系人(T el :021-********)。高介电复合材料及其介电性能的研究李　杰,韦　平,汪根林,江平开 (上海交通大学化学化工学院,　上海200240) 摘要:研究了金属铁电体聚合物三元复合材料的介电常数和介电损耗。发现金属粒子的加入除了可以提高铁电体聚合物复合材料的介电常数外,还可以非常明显地降低其介质损耗。金属铁电体聚合物三元复合材料是一种很有应用前景的高介电材料。关键词:介电常数;介电损耗;金属粒子;铁电体;复合材料中图分类号:TM 215;TB 333;TQ 325.12 文献标识码:A 文章编号:1009-9239(2003)05-0003-04 D evelop m en t of h igh d ielectr ic con stan t com posite and the study of its d ielectr ic properties L I J ie ,W E I P ing ,W AN G Geng 2lin ,J I AN G P in 2kai (S chool of Che m istry and Che m ica l T echnology ,S hang ha i J iaotong U n iversity ,S hang ha i 200240,Ch ina )Abstract :In th is paper ,the dielectrc p roperties of the ternary com po site w as studied .It w as found that the loaded m etal particles can decrease the dielectric lo ss of the ferroelectric m aterial po lym er com po site clearly excpect fo r the increase of its dielectric con stan t .So m etal ferroelectric m aterial po lym er com po site is a k ind of h igh dielectric con stan t m aterial w h ich has great app lied p ro sp ect .Keywords :dielectric con stan t ;dielectric lo ss ;m etal p article ;ferroelectric m aterial ;com po site 1　前言高介电材料是一种应用前景非常广泛的绝缘材料,由于它有着很好的储存电能和均匀电场的性能,因而在电子、电机和电缆行业中都有非常重要的应用。通过研究A l LD PE 与B aT i O 3 LD PE 复合材料介电性能变化的规律,制得性能优良的A l B aT i O 3 LD PE 复合材料。 2　高介电材料的应用及其改进 2.1　高介电材料在高储能电容器中的应用高介电材料在电子和电机行业中有非常重要的应用,特别是用在高储能电容器上。评价高储能电容器性能的一个重要指标是电容器储存电能的能力。电容器储存的电能为: W =12 CU 2 对于形状一定的电容器,电容C 与电容器的介电常数成正比,所以相同电压U 下形状一定的电容器的储存电能的能力由电容器的介电常数决定。另外,电容器的散热能力也是一个重要的性能指标。电容器的发热主要是电容器在电压下产生功率损耗引起的,在电压作用下,电容器的温度逐步升高,经过一段时间后,当产品的发热量与产品的散热量达到相等时,则保持了热平衡状态[1],即 P =2Πf CU 2 tan ? 所以在相同的交流电压频率f 和电压U 以及电容C 下,电容器的散热性决定于介质损耗tan ?,所以电容器材料要求介电常数尽量高,而介质损耗尽量低。 2.2　高介电材料在电缆行业的应用电缆中间接头和终端的电场具有极不均匀性(如图1),由于高介电材料在外电场的作用下可以产生很强的与外电场方向相反的附加电场,附加电场的电场强度会随着外电场的增大而增大而具有非常好的均匀电场的作用。通过高介电材料可以明显改善电缆中间接头和终端电场的不均匀性[2],所以高介电材料在电缆接头和终端具有非常广泛的应用。同时,电缆接头和终端也要求散热性好,也要求介质损耗比较低。

镀锌钢板风管与复合风管比较分析

镀锌钢板风管与复合风管比较分析结合国丰南区300万吨技改工程和以前酒钢、济钢等工程的现场施工经验和参考部分资料，对现在施工中常用镀锌钢板风管与复合风管进行比较分析，受巨大市场的吸引，许多厂家研发各种新材料风管希望涉足此行业。近年来，市场上出现了种类繁多的复合材料风管，部分风管由于其突出特点，也在通风空调工程中得到了一定的推广。例如：铝箔复合风管用作风管与风口的软接；玻璃钢风管在排毒系统中的应用。但复合风管由于工艺不成熟，存在多方面技术缺陷未得到大规模推广。镀锌钢板风管以其成熟的工艺和与现场的良好结合始终处于主导地位。现将镀锌钢板风管与复合风管性能进行比较如下：风管性能综合分析表综合上表可见：复合风管在性能上与镀锌钢板风管相差不大，已可满足通风空调对风管的性能要求。但工艺上仍然存在以下几点缺陷： 1、板材的性能：板材采用机械统一加工，材料厚度一定，无法根据管径大小相应调整，且没有另外的加固措施，强度方面在应用到大管径风管上略显不足。另外由于复合风管受材料限制，所需存储环境较镀锌钢板风管要严格，如果保存条件较差，会影响风管整体性能。而镀锌钢板风管的钢板厚度和加固方法均可依据规范要求进行灵活调整，受现场制作和保存环境影响较小。 2、法兰的形式：复合风管采用PVC 组合式法兰，此法兰易老化，存在接缝，影响漏风量且水易从接缝处渗入保温层。法兰凸入风管内，加大了沿程阻力。另外这种法兰形式无法直接与风机及机组接口，复合风管与风口的连接也不好处理。而镀锌钢板风管法兰为角钢法兰框，风管内壁平整，使得阻力小于双面彩钢板复合风管，与风机、机组及风口的接驳也有成熟工艺。 3、保温的形式：复合风管采用夹层保温。中间保温层的材质、厚度、充满

国内外风电叶片技术现状与发展

国内外风电叶片技术现状与发展一、叶片朝大型化、轻量化、高效率方向发展二、可选择的复合材料原材料品种多样 1、叶片用树脂基体 1）不饱和聚酯树脂工艺性良好，价格低，在中小型叶片的生产中占有绝对优势，但固化时收缩率大，放热剧烈，成型时有一定的气味和毒性。 2）环氧树脂具有良好的力学性能，耐化学腐蚀性能和尺寸稳定性，是目前大型风电叶片的首选树脂，缺点是成本较高。 3）乙烯基树脂性能介于二者之间，目前在大型叶片中应用较少，随着各厂家对成本的要求越来越高，乙烯基树脂可能会进入兆瓦级叶片的选材。 2、叶片用增强材料

3、碳纤维材料在大型叶片中具有较好的应用前景采用碳纤维，可增加叶片临界长度，提高叶片刚度，减轻叶片重量。研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻璃纤维的轻约30％，以目前的成本估算，成本增加可控制在3 0％以内。 4、碳纤维在叶片中应用的主要部位碳纤维在风电叶片中应用实例

公司产品技术状态 Gamesa GAMESA在其直径为87米、90米叶轮的叶片制造中包含了碳纤维。 LM 61.5米叶片采用了玻纤／碳纤维混杂复合材料结构，在横梁和翼缘等要求较高的部位使用碳纤维作为增强材料，单片叶片质量达17.7 t。 Vestas VESTAS V-90型风力机3.0MW 叶片长44m，其样品试验采用了碳纤维制造。 Vestas为V903.OMW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤维，叶片自重只有6t，与V802MW,39m叶片自重一样。 GE 7MW GE公司的7MW机组研发，将使用碳纤维NEG Micon 40m叶片40米的叶片中采用了碳纤维增强环氧树脂 Nordex Rotor 44m叶片 56m叶片 44 m长CFRP叶片质量为9.6t, 可用于2．5 MW的风电机组。此外，还开发了56 m长的CFRP叶片，他们认为叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的制作成本并不比玻纤的高。 Repower 5MW叶片转轮直径126米，该叶片由碳纤和玻纤混杂而成，单个叶片重量达18吨，可用于海上及陆地使用。 NEG Micon 40米叶片碳纤维增强环氧树脂的40米叶片 kirkldand 和TPI Composites公司合作，发展碳纤维风机叶片，以求得最大的能量获得，同时减轻风机的负载。制造和测试证明了先进碳纤维混编设计叶片的商业化可行性。 5、叶片材料的新发展——热塑性复合材料应用 *与环氧／玻纤复合材料大型叶片相比较，若采用热塑性复合材料叶片，每台大型风力发电机所用的叶片重量可降低10％，抗冲击性能大幅度提高，制造成本至少降低1／4，制造周期至少降低1／3，且可完全回收和再利用。 *爱尔兰Gaoth风能公司与日木三菱重工及美国Cyclics公司正在探讨如何共同研制低成本热塑性复合材料叶片。 *LM G1asfibre公司正开展此项研究，目的是用玻璃钢、碳纤维和热塑材料的混合纱丝制造叶片，这可能会使叶片的生产时间缩短50％。 *安全快捷地制造“绿色”的复合材料叶片正期待着复合材料叶片制造商去实现。三、叶片设计技术不断进步叶片设计分为气动设计和结构设计两大阶段，通常这两阶段不是独立的，而是一个迭代的过程。风轮叶片的优化设计要满足的目标: 年输出功率最大化；最大功率限制输出；振动最小化和避免出现共振；材料消耗最小化；叶片结构满足适当的强度要求和刚度要求；保证叶片结构局部和整体稳定性。 1、翼型是叶片设计的基础

风电叶片的发展历程

风电叶片的发展历程叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。恶劣的环境和长期不停地运转，对叶片的要求有：比重轻且具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负荷的考验；叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、紫外线照射和雷击的性能好；发电成本较低，维护费用最低。为满足上述要求，提高机组的经济性，叶片的尺寸增大可以改善风力发电的经济性，降低成本。叶片长度从1980年的4.5m发展到今天的61.5m，容量从当初的55kW发展到今天的5MW。1970年的风力机叶片主要有钢材、铝材或木材制成，今天选择的材料以E-玻纤增强塑料(GFRP)居多，目前已开始采用碳纤维复合材料(CFRP)，叶片材料的开发顺应了叶片大型化和轻量化的方向发展。叶片发展的几个阶段： 1）、木制叶片及布蒙皮叶片近代的微、小型风力发电机也有采用木制叶片的，但木制叶片不易做成扭曲型。大、中型风力发电机很少用木制叶片，采用木制叶片的也是用强度很好的整体木方做叶片纵梁来承担叶片在工作时所必须承担的力和弯矩。 2）、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片叶片在近代采用钢管或D型型钢做纵梁，钢板做肋梁，内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮的结构形式，一般在大型风力发电机上使用。叶片纵梁的钢管及D型型钢从叶根至叶尖的截面应逐渐变小，以满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量，即做成等强度梁。 3）、铝合金等弦长挤压成型叶片用铝合金挤压成型的等弦长叶片易于制造，可连续生产，又可按设计要求的扭曲进行扭曲加工，叶根与轮毂连接的轴及法兰可通过焊接或螺栓连接来实现。铝合金叶片重量轻、易于加工，但不能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片，因为目前世界各国尚未解决这种挤压工艺。 4）、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。 5）、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