资源描述：
《碳纤维材料在风力发电机叶片中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、碳纤维材料在风力发电机叶片中的应用姓名：钱丹丹班级：材料0904学号：1101090403（南京工业大学材料科学与工程学院）摘要：如今碳纤维在风电叶片屮的应用己经成为必然。为了降低风电单位成木，风机功率不断捉高，随Z叶片长度也不断增加。本文介绍了碳纤维材料在风力发电机叶片屮应用的工作原理、优点以及一些不足之处。关键词：碳纤维；风电叶片；风力发电；CarbonfibercompositesinwindturbinebladeAbstracToday,carbonfiberinwindbladeofapplicationshasbecomeinevitable・Inorde
2、rtoreducethecostofwindpowerunits,fanpowercontinuestoincrease,thenthelengthofthebladeisincreasing・Thispaperintroducesthecarbonfibercompositesinwindturbincbladeintheapplicationoftheprinciple,advantagesanddisadvantages・Keywords：carbonfiber；Windturbineblade；Windpowergeneration；1引言碳纤维是一种纤维状碳材
3、料。它是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子疑类的气相热解来制取。目前各国工业用的碳纤维原料有聚丙烯纤维、黏胶丝和沥青纤维三种。碳纤维复合材料在能源方面的应用也在研究进展当中。2碳纤维技术发展回顾碳纤维是一种高强度、高模量材料，理论上大多数有机纤维都可被制成碳纤维，实际用作碳纤维原料的有机纤维主要有三种：粘胶纤维、沥青纤维、聚丙烯膳纤维。当前固体火箭发动机结构件用的碳纤维大多由聚丙烯膳纤维制成。碳纤维的开发始于二十世纪六十年代，起初用于
4、耐烧蚀喉衬、扩张段材料，后來逐渐在其它结构件上应用。自八十年代以来，碳纤维发展较大：①性能不断提高。七、八十年代主要以3000MPa的碳纤维为主，九十年代初普遍使用的IM7、IM8纤维强度达到5300MPa,九十年代末T1000纤维强度达到7000MPa,并已开始工程应用。②品种不断增多。以H本东丽公司为例，1983年生产的碳纤维品种只有4种，到1995年碳纤维品种达21种之多。不同种类、不同性能的碳纤维可满足不同需要，为碳纤维复合材料的广泛应用提供了坚实基础⑴。3风力发电技术的发展风电的价格和风机功率成反比，风机功率越大，单位发电成本越低（表1）。随着现代风电技术的发
5、展及日趋成熟，风力发电机组研究沿着增大单机容量、减轻单位千瓦质量、提高转换效率的方向发展。上世纪80年代早期到中期，典型的风电机组单机容量仅20~60kW；年代初期，增加到500kW；90年代中期，为750k旷1MW；90年代末，已达到2.5MW；目前世界平均单机容量为1MW,最大单机容量为5MW。预计2010年将开发出单机容量为10MW的风电机组。叶片是风力机的关键部件之一，涉及气动、复合材料结构、工艺等领域。叶片的长度和风机的功率成正比，风机功率越大，叶片越长。对于500kW亠2.5MW的风力机，叶片长13.5~39・0ni丹麦LMGlasfiber公司制造）；66
6、0k旷1.65MW的风力机，叶片长23〜39n）（丹麦VestasWindSystemsAS制造）。在兆瓦级风电机组中,如1MW的叶片长31m,每片重约4~5t；1.5MW主力机型风力机叶片长34~37m,每片重约6t；目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5^2.0MW,与之配套的复合材料叶片长度大约32〜40m,重6~8t；现代的54m大型叶片重13t。现今世界上最大5MW的风力发电机的叶片长61.5m,单片叶片的质量接近18t,旋转直径可达126.3%叶片也是风机屮成本最高的部件，虽然它的质量不到风机质量的15%。却占风机成本的15%~20%。风叶类似于航空叶
7、片，要求提高“提升比”（Lift-to-dragratio）,并且其提升特性不易受叶片表面污染和粗糙度影响。从结构考虑要求叶片有较厚的叶型。叶片要经受20a应用，以经受风力造成的疲劳次数达108（也有以500万次作标准）作标准。随着风机功率的增加，风叶尺寸也相应增加。表1所示为不同年份风机功率、风叶尺寸和风电价格的变化趋势
8、网。4碳纤维材料在风力发电机叶片中的应用当叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，因为质量的增加和风叶长度的立方成正比（图1）,而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。同吋随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度
