據(jù)國際咨詢公司UtiliPoint總裁Bob Bellemare稱：對于風力發(fā)電機而言，碳纖維是即將來臨的潮流。一般較小型的葉片(如22m長)選用量大價廉的E-玻纖增強塑料，樹脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯酯或環(huán)氧樹脂，而較大型的葉片(如42m以上)一般采用CFRP或CF與GF的混雜復合材料，樹脂基體以環(huán)氧為主。GE風能的葉片工程的全球經(jīng)理Ramesh Gopalakrishnan說，設計師們在尋找輕質(zhì)高強度材料的過程中，選擇了碳纖維應用于葉片設計中。因此，玻璃纖維和碳纖維是目前葉片制造中最為重要的兩種材料。
葉片是風力發(fā)電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計、可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。惡劣的環(huán)境和長期不停地運轉(zhuǎn)，對葉片的要求有：比重輕且具有最佳的疲勞強度和機械性能，能經(jīng)受暴風等極端惡劣條件和隨機負荷的考驗；葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時的慣性及其振動頻率特性曲線都正常，傳遞給整個發(fā)電系統(tǒng)的負荷穩(wěn)定性好；耐腐蝕、紫外線照射和雷擊的性能好；發(fā)電成本較低，維護費用最低。
為滿足上述要求，提高機組的經(jīng)濟性，葉片的尺寸增大可以改善風力發(fā)電的經(jīng)濟性，降低成本。葉片長度從1980年的4.5m發(fā)展到今天的61.5m，容量從當初的55kW發(fā)展到今天的5MW。1970年的風力機葉片主要有鋼材、鋁材或木材制成，今天選擇的材料以E-玻纖增強塑料(GFRP)居多，目前已開始采用碳纖維復合材料(CFRP)，葉片材料的開發(fā)順應了葉片大型化和輕量化的方向發(fā)展。
木制葉片及布蒙皮葉片
近代的微、小型風力發(fā)電機也有采用木制葉片的，但木制葉片不易做成扭曲型。大、中型風力發(fā)電機很少用木制葉片，采用木制葉片的也是用強度很好的整體木方做葉片縱梁來承擔葉片在工作時所必須承擔的力和彎矩。
鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片
葉片在近代采用鋼管或D型型鋼做縱梁，鋼板做肋梁，內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的結(jié)構(gòu)形式，一般在大型風力發(fā)電機上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量，即做成等強度梁。
鋁合金等弦長擠壓成型葉片
用鋁合金擠壓成型的等弦長葉片易于制造，可連續(xù)生產(chǎn)，又可按設計要求的扭曲進行扭曲加工，葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過焊接或螺栓連接來實現(xiàn)。鋁合金葉片重量輕、易于加工，但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片，因為目前世界各國尚未解決這種擠壓工藝。
玻璃鋼葉片
所謂玻璃鋼(glass fiber reinforced plastic，簡稱GFRP)就是環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂等塑料滲入長度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強塑料。增強塑料強度高、重量輕、耐老化，表面可再纏玻璃纖維及涂環(huán)氧樹脂，其它部分填充泡沫塑料。玻璃纖維的質(zhì)量還可以通過表面改性、上漿和涂覆加以改進。LM玻璃纖維公司現(xiàn)致力于開發(fā)長達54m的全玻纖葉片，其單位kWh成本較低。
玻璃鋼復合葉片
上世紀末，世界工業(yè)發(fā)達國家的大、中型風力發(fā)電機產(chǎn)品的葉片，基本上采用型鋼縱梁、夾層玻璃鋼肋梁及葉根與輪轂連接用金屬結(jié)構(gòu)的復合材料做葉片。風力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片用的材料根據(jù)葉片長度不同而選用不同的復合材料，目前最普遍采用的是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂和碳纖維增強環(huán)氧樹脂。美國的研究表明，采用射電頻率等離子體沉積去涂覆E-玻纖，其耐拉伸疲勞就可以達到碳纖維的水平，而且經(jīng)這種處理后可以降低能實際上導致?lián)p害的纖維間微振磨損。LM玻璃纖維公司進一步開發(fā)以玻璃鋼為主，在橫梁和葉片端部只少量選用碳纖維的61m大型葉片，以發(fā)展5MW的風力機。
碳纖維復合葉片
隨著發(fā)電單機功率的增大，要求葉片長度不斷增加，其在風力發(fā)電上的應用也將會不斷擴大。對葉片來講，剛度也是一個十分重要的指標。研究表明，碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)復合材料葉片剛度是玻璃鋼復合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維復合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復合材料，但價格昂貴，影響了它在風力發(fā)電上的大范圍應用。因此，全球各大復合材料公司正在從原材料、工藝技術、質(zhì)量控制等各方面深入研究，以求降低成本。
昨天，我們用的是木制或金屬材料；今天，我們用的是玻璃鋼；明天，我們用的是碳纖維；那么明天的明天，我們用的會不會是納米材料？
葉片是風力發(fā)電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計、可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。惡劣的環(huán)境和長期不停地運轉(zhuǎn)，對葉片的要求有：比重輕且具有最佳的疲勞強度和機械性能，能經(jīng)受暴風等極端惡劣條件和隨機負荷的考驗；葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時的慣性及其振動頻率特性曲線都正常，傳遞給整個發(fā)電系統(tǒng)的負荷穩(wěn)定性好；耐腐蝕、紫外線照射和雷擊的性能好；發(fā)電成本較低，維護費用最低。
為滿足上述要求，提高機組的經(jīng)濟性，葉片的尺寸增大可以改善風力發(fā)電的經(jīng)濟性，降低成本。葉片長度從1980年的4.5m發(fā)展到今天的61.5m，容量從當初的55kW發(fā)展到今天的5MW。1970年的風力機葉片主要有鋼材、鋁材或木材制成，今天選擇的材料以E-玻纖增強塑料(GFRP)居多，目前已開始采用碳纖維復合材料(CFRP)，葉片材料的開發(fā)順應了葉片大型化和輕量化的方向發(fā)展。
木制葉片及布蒙皮葉片
近代的微、小型風力發(fā)電機也有采用木制葉片的，但木制葉片不易做成扭曲型。大、中型風力發(fā)電機很少用木制葉片，采用木制葉片的也是用強度很好的整體木方做葉片縱梁來承擔葉片在工作時所必須承擔的力和彎矩。
鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片
葉片在近代采用鋼管或D型型鋼做縱梁，鋼板做肋梁，內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的結(jié)構(gòu)形式，一般在大型風力發(fā)電機上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量，即做成等強度梁。
鋁合金等弦長擠壓成型葉片
用鋁合金擠壓成型的等弦長葉片易于制造，可連續(xù)生產(chǎn)，又可按設計要求的扭曲進行扭曲加工，葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過焊接或螺栓連接來實現(xiàn)。鋁合金葉片重量輕、易于加工，但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片，因為目前世界各國尚未解決這種擠壓工藝。
玻璃鋼葉片
所謂玻璃鋼(glass fiber reinforced plastic，簡稱GFRP)就是環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂等塑料滲入長度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強塑料。增強塑料強度高、重量輕、耐老化，表面可再纏玻璃纖維及涂環(huán)氧樹脂，其它部分填充泡沫塑料。玻璃纖維的質(zhì)量還可以通過表面改性、上漿和涂覆加以改進。LM玻璃纖維公司現(xiàn)致力于開發(fā)長達54m的全玻纖葉片，其單位kWh成本較低。
玻璃鋼復合葉片
上世紀末，世界工業(yè)發(fā)達國家的大、中型風力發(fā)電機產(chǎn)品的葉片，基本上采用型鋼縱梁、夾層玻璃鋼肋梁及葉根與輪轂連接用金屬結(jié)構(gòu)的復合材料做葉片。風力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片用的材料根據(jù)葉片長度不同而選用不同的復合材料，目前最普遍采用的是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂和碳纖維增強環(huán)氧樹脂。美國的研究表明，采用射電頻率等離子體沉積去涂覆E-玻纖，其耐拉伸疲勞就可以達到碳纖維的水平，而且經(jīng)這種處理后可以降低能實際上導致?lián)p害的纖維間微振磨損。LM玻璃纖維公司進一步開發(fā)以玻璃鋼為主，在橫梁和葉片端部只少量選用碳纖維的61m大型葉片，以發(fā)展5MW的風力機。
碳纖維復合葉片
隨著發(fā)電單機功率的增大，要求葉片長度不斷增加，其在風力發(fā)電上的應用也將會不斷擴大。對葉片來講，剛度也是一個十分重要的指標。研究表明，碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)復合材料葉片剛度是玻璃鋼復合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維復合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復合材料，但價格昂貴，影響了它在風力發(fā)電上的大范圍應用。因此，全球各大復合材料公司正在從原材料、工藝技術、質(zhì)量控制等各方面深入研究，以求降低成本。
昨天，我們用的是木制或金屬材料；今天，我們用的是玻璃鋼；明天，我們用的是碳纖維；那么明天的明天，我們用的會不會是納米材料？
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