董亮亮

摘 要：風(fēng)力發(fā)電是一種較為常用，同時(shí)也較為環(huán)保的發(fā)電方式，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電、水力發(fā)電等方式相比，風(fēng)力發(fā)電具有較為顯著的優(yōu)勢。在風(fēng)力發(fā)電廠中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是其必不可少的設(shè)備，對風(fēng)力發(fā)電的效能等皆有較為重要的影響。本文就風(fēng)電葉片的特點(diǎn)以及相應(yīng)的制造工藝進(jìn)行探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電葉片;特點(diǎn);制造工藝

近年來，能源問題以及環(huán)境問題備受關(guān)注。在能源短缺以及環(huán)境污染的雙重壓力下，清潔能源的開發(fā)與利用成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，風(fēng)能是一種無毒、無污染、可循環(huán)利用、可再生的清潔能源，開發(fā)、利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，日益受到世界各國的重視。

1 風(fēng)電葉片的特點(diǎn)

風(fēng)力發(fā)電被認(rèn)為是世界上可再生能源增長最快的領(lǐng)域，而風(fēng)力發(fā)電葉片被普遍認(rèn)為是高性能碳纖維最重要的增長市場，尤其是在制造超大型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電葉片時(shí)，需要在兼顧性能的同時(shí)，保證最終的風(fēng)電葉片能夠滿足實(shí)際發(fā)電需要。一般情況下，2.5MW的風(fēng)電機(jī)組，其風(fēng)電葉片的長度可達(dá)到40m;5MW的風(fēng)電機(jī)組，其風(fēng)電葉片的長度可達(dá)到60m。針對此類大型葉片，在材料的選擇上，必須使用剛而硬、輕而強(qiáng)的高性能碳纖維復(fù)合材料，此種材料能夠于一定程度上保證最終風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)避免風(fēng)載作用下葉片發(fā)生較大程度的變形以及由此引起的葉片撞擊風(fēng)車支柱問題。

在葉片的生產(chǎn)制造活動中，隨著制造材料的改進(jìn)與制造工藝的優(yōu)化，各類固化劑、樹脂、改性劑體系幾乎能夠滿足風(fēng)電葉片各種應(yīng)用對其形式所提出的要求。就復(fù)合材料在風(fēng)電葉片中的應(yīng)用特性來看，復(fù)合型材料的應(yīng)用，能夠兼顧復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度以及質(zhì)量等問題。與基于傳統(tǒng)材料的葉片相比，選用復(fù)合型材料的葉片具有優(yōu)良的抗震性、抗疲勞性，能夠承受較大的內(nèi)阻，敏感性相對較低?；谏鲜鎏匦裕陲L(fēng)電葉片中應(yīng)用復(fù)合型材料，不僅能夠較好的滿足風(fēng)電機(jī)組的工作需要，還可在一定程度上延長風(fēng)電葉片的使用壽命。具備高強(qiáng)度與高剛度的同事，最大限度降低了葉片的質(zhì)量，是復(fù)合型材料風(fēng)電葉片的又一大優(yōu)勢，且在葉片的維護(hù)與清理上，此種葉片也具有較大的優(yōu)勢。一般情況下，復(fù)合型材料葉片的清理與維護(hù)工作僅需間隔一段時(shí)間，涂抹上相應(yīng)的涂料即可。針對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際工作環(huán)境（多建立于海上），在風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)中，葉片的抗腐蝕性、抗酸性等要求是需要審視思考的問題，而復(fù)合型材料的應(yīng)用，則較好的解決了這類問題。

2 風(fēng)電葉片的制造工藝

風(fēng)電葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，在新型復(fù)合材料引入風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域后，風(fēng)電葉片的制造工藝也發(fā)生了較大的變化。從風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)角度分析，考慮到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作條件以及性能需求對風(fēng)電葉片提出的各類需求，整個設(shè)計(jì)的難度相對較大。從風(fēng)電葉片的制造角度考慮，在有效的加工材料的基礎(chǔ)之上，優(yōu)化風(fēng)電葉片的制造工藝，保障風(fēng)電葉片的實(shí)際性能，對風(fēng)電葉片、風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行有著較為重要的意義。

就復(fù)合葉片的制造工藝來看，制造過程的優(yōu)化是整個工藝優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)。在制造的模子上，形成葉片的主梁以及蒙皮等一系列零件，是整個葉片制造的第一環(huán)節(jié)。在完成各類零件的制造后，即需要進(jìn)行零件的組裝，最后合模固化，形成風(fēng)電葉片。因此，整個風(fēng)電葉片的加工制造過程大致可概括如下：

手糊→真空導(dǎo)入樹脂模塑→樹脂傳遞模塑→樹脂浸漬工藝→纖維纏繞工藝→木纖維環(huán)氧飽和工藝→模壓

在大型風(fēng)電葉片的制造活動中，制造模具具有一定的難度。要保證復(fù)合材料葉片的外形與尺寸滿足設(shè)計(jì)的要求，就必須對模具的剛度以及強(qiáng)度提出相對嚴(yán)苛的要求。而針對大型模具的制造，高精度，大尺寸，高強(qiáng)度，就意味著更高的成本。基于此，在大型復(fù)合材料葉片的模具制造中，為了優(yōu)化其制造工藝，降低制造成本，模具制造的材料也逐漸由金屬模具想復(fù)合材料模具轉(zhuǎn)變。而此種轉(zhuǎn)變，意味著風(fēng)電葉片的尺寸也可以設(shè)計(jì)得更長，進(jìn)而滿足大型風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際需求。

在葉片的固化問題方面，考慮到模具的尺寸相對較大，一般不能采用傳統(tǒng)的外部加熱方式進(jìn)行升溫固化，這使得風(fēng)電葉片制造的固化周期延長，連續(xù)化生產(chǎn)難度也隨之增大。針對這一問題，制造工藝的優(yōu)化從固化方式入手進(jìn)行了改進(jìn)，即風(fēng)電葉片在模具上成型后，即進(jìn)行脫模處理，于室外進(jìn)行光照后固化處理。雖然此種制造工藝在一定程度上解決了傳統(tǒng)升溫固化的問題，但光照后固化的制造工藝需要特定的氣候條件，內(nèi)置熱源的葉片模具研發(fā)由此受到了重視。

3 結(jié)語

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)與制造中，風(fēng)電葉片的制造是其重要內(nèi)容?；陲L(fēng)電機(jī)組給葉片制造提出的要求，以復(fù)合型材料為生產(chǎn)材料的大型風(fēng)電葉片逐漸成為制造領(lǐng)域的一大趨勢。在復(fù)合材料風(fēng)電葉片的制造活動中，模具問題以及葉片固化問題是較為突出的問題，相關(guān)的研究者從材料、處理方法等角度進(jìn)行了優(yōu)化，為風(fēng)電葉片的制造提供了重要的參考。

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