风力发电机碳纤维叶片的发展现状-论文.pdf

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1、综述FibePg

2、闻笔荣，等：风力发电机碳纤维叶片的发展现状as中图分类号：TQ342．742文献标识码：A风力发电机碳纤维叶片的发晨现状闻笔荣，周诚(1．广东明阳风电产业集团有限公司，中山528437；2．中材科技股份有限公司，南京211112)摘要：介绍了碳纤维在风力发电机中的应用，通过测试对比其应用优势，研究了碳纤维复合材料方向性问题以及碳纤维叶片的避雷问题。简述了碳纤维在风力发电机上的应用趋势，以及碳纤维目前存在的难点及解决方案。关键词：风电发电；碳纤维叶片；碳纤维增强复合材料TheDevelopmentofCarbonFiberWindTurbine

3、BladesWENBirong，ZHOUCheng(1．GuangdongMingyangPowerIndustryGroupCo．，Ltd，Zhongshan528437；2．SinomaScience&TechnologyCo．，Ltd，Nanjing210012)Abstract：Thisarticlediscussestheapplicationofcarbonfiberinwindturbineblades，comparesitspropertieswithglassfiberbytestresults，andstudiesthedirectiona

4、leffectofcarbonfibercompositesandlightningprotectionofcarbonfiberblades．Intheend，thepaperbriefsthetendencyofcarbonfiberapplicationinwindturbines，andstatesthecurrentchallengesforcarbonfiberandproposescorrespondingsolutions．Keywords：windpowergeneration；carbonfiberblade；carbonfiberrein

5、forcedcomposite0前言及日趋成熟，风力发电机组研究沿着增大单机容量、减风电的价格和风机功率成反比，风机功率越大，单轻单位千瓦质量、提高转换效率的方向发展。位发电成本越低。风机的输出功率P与风轮直径D的随着叶片长度的增加，对材料的强度和刚度等平方成正比，即P=0．3×D。增加风轮直径，风机输性能提出了新的要求。为了保证在极端风载下叶尖出功率将按指数函数增加。随着现代风电技术的发展不碰塔架(塔架净空标准)，叶片必须具有足够的刚度。减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有收稿日期：2014一O1—08效的办法是采用碳纤维增强。修回日期：2014～07

6、—08作者简介：闻笔荣，男，1987年，叶片测试主任，助理工程师。主要从事碳纤维应用、发泡塑料应用、叶片全尺寸测试研究。《玻璃纤维》2014年第4期42闻笔荣，等：风力发电机碳纤维叶片的发展现状F{be述l碳纤维的应用作FRP试验层压板。由于碳纤维价格比玻纤昂贵，采用100％的碳碳纤维HexplyM91按照图2要求完成铺设，保纤维制造叶片成本过高，目前国内外主要是碳纤和证真空压力在～92500Pa，按照80℃在8h固化，制玻纤混合使用。纯碳纤维只是用到一些关键的部作CFRP试验层压板。分：如图1所示的主梁帽、前后边缘、叶片根部，其他2．3测试结果部分使用玻璃纤

7、维及其他复合材料制作。测试结果如表1所示。表1碳纤维与玻璃纤维性能对比碳纤维图1碳纤维在叶片中的应用2碳纤维的性能优势2．1材料及仪器碳纤维预浸料：HexplyM91，500g／m，美国赫氏从表1中可以看出，碳纤维预浸料与E一玻公司；纤单向布的玻璃化转变温度以及纤维体积含量E一玻纤单向布：OVCEKT1250，1250g／m。，美近似，在0。拉伸及压缩性能方面，碳纤维预浸料国欧文斯科宁公司；要明显优于E一玻纤单向布，但是碳纤维预浸料环氧树脂：RIMR135／RIMH137，美国迈图高新的90。拉伸模量却远低于E一玻纤单向布，说明材料集团；碳纤维复合材料的性能具

8、有极强的方向性，适用Zwick万能拉力机：德国Zwick公司。于只受拉压力的部件，所以在叶片结构部位使用2．2试样制备及测试碳纤维能有效的增加叶片的刚度，减轻叶片图2为层压板铺设要求。质量。3碳纤维的优化效果碳纤维的优化效果如表2所示。1．工作台；2．脱模剂；3．脱模布；4．纤维铺层；5．导流网；6．导气毡；7．真空袋膜；8．导气管；从表2我们可以看出，这些产品只在一些关键9．真空抽气管。部位采用了碳纤维就可以达到在叶片长度相同甚至图2层压板铺设要求超过的情况下，碳纤维叶片的质量大小仍远低于玻玻璃纤维OVCEKT1250按照图2要求完成铺璃纤维叶片。说明碳纤维

9、应用确实可行，且十分设，使用环氧树脂R