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2009-01-17 來源:中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng) 瀏覽數(shù):3261
風(fēng)力發(fā)電依靠渦輪機(jī)完成,其中配套渦輪機(jī)的FRP復(fù)合材料葉片是重要的零部件,其占整個(gè)風(fēng)電設(shè)備成本的20%左右。葉片的設(shè)計(jì)、選材和工藝又是決定風(fēng)電裝置性能與功率的主要因素,以及風(fēng)力發(fā)電的單位成本。縱觀全球葉片技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),并兼顧風(fēng)機(jī)效能和降低成本兩因素,葉片的制作正向大型化發(fā)展。單機(jī)功率愈大,每KW的發(fā)電成本就愈低。因此全球風(fēng)電設(shè)備都在向兆瓦級(jí)大功率和長(zhǎng)葉片方向開發(fā)。典型的丹麥LM公司是全球風(fēng)力發(fā)電最大的集團(tuán),具有25年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其葉片月產(chǎn)達(dá)7000片以上,已在中國(guó)天津設(shè)廠。LM公司也是全球唯一有In-House測(cè)試能力的公司,可針對(duì)其葉片進(jìn)行Full-Scale的測(cè)試,所有的新設(shè)計(jì)葉片均可通過20年運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的測(cè)試才能獲準(zhǔn)投產(chǎn)。這些測(cè)試項(xiàng)目包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、雷擊測(cè)試等,其測(cè)試設(shè)備中的激光掃描儀,更為葉片提供精確的幾何數(shù)據(jù)。LM公司目前生產(chǎn)最長(zhǎng)的葉片為61.5m,是全球最長(zhǎng)的葉片,重量為17.7噸,材質(zhì)為環(huán)氧基玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料,葉端等處采用碳纖,已按裝在芬蘭REpower公司的5MW海上風(fēng)機(jī)上。LM公司葉片制造技術(shù)包括多功能機(jī)械手鋪設(shè)玻纖,以提高鋪設(shè)進(jìn)度25%;在螺栓的支撐力上進(jìn)行創(chuàng)新,可增加葉片20%的長(zhǎng)度;采用RIM法縮短樹脂滲透時(shí)間15-20%;以FRP模具取代鋼模,實(shí)現(xiàn)低成本。可以認(rèn)為,LM的兆瓦級(jí)葉片的設(shè)計(jì),制造技術(shù)是全球最先進(jìn),最富競(jìng)爭(zhēng)力的。 在葉片設(shè)計(jì)上,LM公司還在10年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念,簡(jiǎn)稱為預(yù)彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲,使葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下,甚至處于強(qiáng)風(fēng)時(shí)還能與塔體保持一定距離,避免葉片撞擊塔架。預(yù)彎型葉片因其許可彎曲量變大,剛度相當(dāng),從而材料用量減少,重量減輕,而獲取更多的風(fēng)能。據(jù)有關(guān)方面透露,這種預(yù)彎型葉片與標(biāo)準(zhǔn)型葉片相比,風(fēng)場(chǎng)在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動(dòng)。LM公司設(shè)計(jì)的這種預(yù)彎型葉片于2004年在中國(guó)申請(qǐng)了發(fā)明專利。另據(jù)了解,LM公司與GE公司合作的項(xiàng)目中對(duì)開發(fā)加長(zhǎng)葉片增加電量進(jìn)行案例分析測(cè)定。GE公司用40.3m長(zhǎng)的葉片替換了原有1.5MW風(fēng)機(jī)上的37.5m長(zhǎng)的葉片,結(jié)果標(biāo)明發(fā)電量增加7%,究其原因是其外圓掃風(fēng)面積比內(nèi)圓掃風(fēng)面積增加了14.8%。(附效果圖) 為降低發(fā)電成本,除葉片設(shè)計(jì)外,材料和工藝成型日新月異,通過材料和工藝的選擇達(dá)到輕量化和功能化,從而提高風(fēng)能的效能。葉片制造通常經(jīng)過五個(gè)步驟完成:葉梁→葉片分瓣外殼→組裝粘結(jié)→固化加熱硬化→離模后裝修磨光處理。從1992~1999年,歐洲風(fēng)電單機(jī)平均功率為200~700kw,葉片長(zhǎng)度從12m~22m。2000年開始,單機(jī)功率增至900kw,葉片長(zhǎng)度達(dá)25m。這兩年單機(jī)功率由1~2.0MW以上發(fā)展,葉片長(zhǎng)度達(dá)到40m,當(dāng)前研發(fā)正朝著3-5MW,葉片長(zhǎng)度向50~60m邁進(jìn)。
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