风机叶片材料的gl认证技术规范

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1、风机叶片材料的GL认证技术规范作者：德国劳氏集团吴强赵国彬纤维增强复合材料（FRP）在风电机组叶片中的应用越来越广泛，德国劳氏集团（GLroup）根据其在船舶和风电领域多年的积累编写了非金属材料的认证规范和要求，德国劳氏可再生能源风能部（中国）的吴强和朱国简单介绍了该规范中的一些相关内容，并对于第二部分“非金属材料的检验要求和试验标准”进行了详细的叙述。纤维增强复合材料（FRP）从上世纪40年代问世以来，在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等工业领域得到了广泛的应用。近年来，FRP又以其高强、轻质、耐腐蚀、

2、耐久性等优点，成为大型风电机组叶片材料的首选。叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件，约占整个风电机组25%的成本。在发电机功率确定的条件下，捕风能力的提高将直接提高发电效率，而捕风能力则与叶片的形状、长度和面积有着密切关系，叶片尺寸的大小（上述参数）则主要依赖于制造叶片的材料。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强，发电效率也就会相应得到提高。在复合材料风力发电机组的叶片研究开发过程中，德国、丹麦、美国、荷兰等风能资源利用较好的国家针对大型叶片的材料

3、体系、外形设计、结构设计、制造工艺、质量检验、在线实时监测和废弃物处理等作了大量的研究开发工作，并取得了丰硕的成果。德国劳氏集团更是结合在船舶和风能行业的几十年经验编写了一本完整的技术规范《德国劳氏船级社非金属材料技术规范要求》，在规范中对于叶片原材料的生产控制和成品检验提出了基本的要求。GL非金属材料认证技术规范《德国劳氏船级社非金属材料技术规范要求》一共分为三个部分，第一部分是关于原料和产品的生产品质要求的规定，第二部分是关于复合增强材料的检验要求及实验标准，第三部分是关于产品的修补。在第一部分中，涉及到几种

4、主要非金属材料的生产工艺以及产品的质量控制的相关要求。GL颁发的非金属材料认证证书的有效期限一般为4年，那么对于生产工厂，GL希望工厂可以在证书的有效期内长期稳定的生产出符合GL规范要求的产品，那么就需要对于产品的生产过程质量进行控制。其中主要的控制内容包括以下几个方面：●工厂的一般信息●人员●工厂内部质量控制体系●生产过程监控●工厂的仓储管理情况●生产能力●生产设备在申请工厂的生产质量体系通过了ISO9001的基础之上，GL将会参照以上方面对于工厂申报的产品的生产质量控制进行监督和检测，希望可以帮助工厂更加完善

5、产品的生产质量控制，以保证产品质量长期的稳定。本文重点讨论关于规范中的第二部分复合增强材料的检验要求及实验标准，第二部分主要包括以下材料的实验及检验要求：胶衣和/或层压树脂、增强材料、预浸料、芯材、胶粘剂。目前的大型风力发电机组的叶片基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过开模手工铺放，预浸料或闭模树脂真空导入等成型工艺复合而成。本文将介绍GL规范中对于这两种主要材料的实验要求和参考标准的详细内容。树脂和增强材料的基本性能指标及参考要求在GL的规

6、范中，基本包括了生产叶片的所有原材料的性能指标要求和实验标准，本文仅仅对于叶片的主要两种原料热固性树脂和增强材料的相关实验项目要求做一个简单的介绍，并给出一些相应的参考要求。热固性树脂规范中仅对于不饱和聚酯树脂和环氧树脂两种热固性树脂提出了具体的检验要求，对其它类型的树脂在与德国劳氏集团进行具体磋商后，其技术标准要求将根据具体情况确定，但至少要以不饱和聚酯树脂的要求为底线。在产品的技术说明书中一般需要提供以下信息：●树脂类型●用途●制造商●品牌名●储存环境要求●加工环境要求●添加剂的类型及比率●固化条件及性能变化

7、对于热固性树脂的性能考量指标一般分为固化前的性能指标以及固化成型后的性能指标，固化前性能指标一般包括下列项目：●密度●不饱和聚酯树脂：酸指数●粘度●环氧树脂：环氧当量●反应性●凝胶时间（温度增加）●固化收缩率固化以后的性能指标主要考量树脂浇筑板的力学性能指标，包括：●密度●吸水率●拉伸强度，拉伸弹性模量和断裂应变●弯曲强度，弯曲弹性模量●高温下尺寸稳定性（热变形温度）手工铺放成型工艺示意图工厂内的手工铺放成型工艺树脂真空导入工艺示意图工厂内的真空导入工艺对于以上性能指标的最低值要求，GL在规范中给出了一些参考值（

8、请参考GL规范的有关章节)，参考值主要针对于不饱和聚酯树脂和环氧树脂。由于大型风电机组的叶片是露天工作，要经受恶劣气候的考验，尤其是海上复杂气候条件，并且一般风电机组的设计寿命又长达20年，维修成本高昂，所以具体的指标将由德国劳氏实验室的工程师实际要求来界定。增强材料纤维增强复合材料具有其它单一材料无法比拟的优势——可设计性，从而可以通过调整单层的铺层方向，获得该方向上所