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FRP在大型風力發(fā)電機葉片中的應(yīng)用

2009-02-27 來源:王炳雷 李樹虎 陳以蔚 瀏覽數(shù):4941

  傳統(tǒng)FRP風力發(fā)電機葉片多采用了、手糊工藝制造。手糊工藝生產(chǎn)風機葉片的主要缺點是產(chǎn)品質(zhì)量完全依賴于工人的操作熟練程度及環(huán)境條件,生產(chǎn)效率低且產(chǎn)品質(zhì)量波動較大,產(chǎn)品的動靜平衡保證性差,廢品率高。葉片在使用過程中由于手糊工藝過程中的含膠量不均勻、纖維與樹脂的浸潤性不良或固化不完全而是出現(xiàn)裂紋、斷裂和變形等問題。此外,手糊工藝過程伴有大量有害物質(zhì)和溶劑的釋放,存在環(huán)境污染問題。
  目前已開發(fā)出多種較先進的工藝,如預(yù)浸料工藝、機械浸漬工藝、樹脂傳遞模塑(RTM)工藝及真空輔助灌注工藝。
  RTM工藝是首先在模具型腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計的增強材料預(yù)成型體,采用注射設(shè)備將專用低粘度樹脂體系注入閉合式型腔,由排氣系統(tǒng)保證樹脂流動順暢,排出型腔內(nèi)的全部氣體和徹底浸潤纖維,由模具的加熱系統(tǒng)使樹脂等加熱固化而成型為FRP構(gòu)件。RTM工藝適宜于中小尺寸風機葉片的中等批量生產(chǎn)(5000~30000片/年)。RTM工藝屬于半機械化的FRP成型工藝,特別適宜于一次整體成型的風力發(fā)電機葉片,無需二次粘接。與手糊工藝相比,這種工藝具有節(jié)約各種工裝設(shè)備、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。同時由于采用低粘度樹脂浸潤纖維以及加溫固化工藝,復(fù)合材料質(zhì)量高,且RTM工藝生產(chǎn)較小依賴工人的技術(shù)水平,工藝質(zhì)量僅僅依賴于預(yù)先確定好的工藝參數(shù),產(chǎn)品質(zhì)量易于保證,廢品率低。RTM工藝的技術(shù)含量高,無論是模具設(shè)計和制造、增強材料的設(shè)計和鋪放、樹脂類型的選擇與改性、工藝參數(shù)(如注塑壓力、溫度、樹脂粘度等)的確定與實施,都需要在產(chǎn)品生產(chǎn)之前通過計算機模擬分析和實驗驗證來確定。模擬仿真作為RTM工藝的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展迅速。等溫和非等溫條件下一維、二維、三維的模擬仿真模型已經(jīng)問世。采用RTM工藝自主開發(fā)的軟件系統(tǒng),成功地實現(xiàn)了RTM工藝中樹脂流動充模過程的模擬仿真。
  真空輔助灌注成型工藝是近幾年發(fā)展起來的一種改進的RTM工藝。真空輔助灌注技術(shù)是應(yīng)用薄膜包覆敞口模具,應(yīng)用真空泵抽真空,借助于鋪放在結(jié)構(gòu)層表面的高滲透率的介質(zhì)引導(dǎo)將樹脂注入到結(jié)構(gòu)層中。它多用于成型形狀復(fù)雜的大型厚壁制品,在國外已用于成型大型的GFRP葉片。

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閱讀上文 >> 風機葉片的結(jié)構(gòu)優(yōu)先設(shè)計方法
閱讀下文 >> 漂浮式海上風電場塔架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡介

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