风力发电叶片制作工艺介绍

风力发电叶片制作工艺介绍（共3篇）

1.风力发电叶片制作工艺介绍 篇一

中国风力发电机叶片行业研究报告

第一章 风电叶片概述

1.1 风力发电设备的主要部件

1.1.1 风力发电机

1.1.2 风电机齿轮箱

1.1.3 风电叶片

1.1.4 叶轮

1.2 风电叶片的结构及原理

1.2.1 风电叶片的组成部件

1.2.2 风电转子叶片的工作原理

1.2.3 风电叶片的设计规范

1.3 风电叶片的生产工艺

1.3.1 手糊工艺

1.3.2 RTM工艺

1.3.3 手糊工艺与RTM工艺的比较

第二章 中国风电叶片发展的外部环境分析

2.1 中国风电叶片政策环境

2.1.1 中国逐步建设完备的风力发电工业体系

2.1.2 风力发电借政策东风谋求发展壮大

2.1.3 我国政策推动风电设备自主创新

2.1.4 国家财政部出台政策支持风电设备发展

2.1.5 我国风电设备制造业准入门槛提升

2.2 中国风电叶片经济环境

2.2.1 中国GDP分析

2.2.2 消费价格指数分析

2.2.3 城乡居民收入分析

2.2.4 社会消费品零售总额

2.2.5 全社会固定资产投资分析

2.2.6进出口总额及增长率分析

2.3 中国风电叶片社会环境

2.3.1 我国面临能源紧缺局面

2.3.2 我国加快调整优化电力结构

2.3.3 中国风能资源储量丰富

2.3.4 风能开发可有效缓解中国能源压力

2.3.5 节能环保成社会发展趋势

2.4 2011年中国风电叶片行业环境

2.4.1 中国风电产业日益走向成熟

2.4.2 中国风电装机突破4000万千瓦

2.4.3 风电市场发展挑战与机遇并存

2.4.4 中国风电产业投资迅速增长

2.4.5 中国风电发展目标与前景展望

第三章 中国风电设备产业发展走势分析

3.1 2011年国际风电设备发展概况

3.1.1 世界风电设备制造业快速发展

3.1.2 世界风电设备装机容量分地区统计

3.1.3 全球风电机组供求趋于平衡

3.1.4 欧洲风能设备市场竞争逐渐激烈

3.1.5 英美两国风电设备的概况

3.2 中国风电设备产业的发展动态分析

3.2.1 中国风电设备行业发展研析

3.2.2 中国风电设备制造异军突起

3.2.3 风电设备市场迎来高速增长期

3.2.4 国内风电设备企业发展状况

3.2.5 国内风电市场中外竞争加剧

3.3 相关风电设备及零件发展分析

3.3.1 风电制造业遭遇零部件掣肘

3.3.2 风电机组市场需求持续增长

3.3.3 中国风电机组实现自主研发大跨越

3.3.4 中国风机市场发展及竞争格局

3.3.5 风电轴承业市场机遇及风险

3.4 2011年风电设备产业发展存在的问题及对策分析

3.4.1 中国风力发电设备的产业化困境

3.4.2 国产化水平低制约风电产业发展

3.4.3 国产风电设备突围的对策

3.4.4 中国风电设备制造技术发展路径

第四章 中国风电叶片行业总体发展分析

4.1 2011年中国风电叶片行业发展现状

4.1.1 我国风机叶片产能持续增长

4.1.2 我国风电叶片行业发展迅猛

4.1.3 中国风电叶片投资持续升温

4.1.4 国内风电叶片市场规模巨大

4.1.5 中国风电叶片制造企业发展格局

4.1.6 我国风机叶片发展面临专利权掣肘

4.2 中国风电叶片行业发展动态分析

4.2.1 中材科技签订风电叶片大单

4.2.2 首支慈竹风电叶片在德州诞生

4.2.3 兆瓦级风电叶片出口实现新突破

4.3 中国风电叶片技术发展综述

4.3.1 风电叶片材料的技术路线

4.3.2 LM公司海上风电叶片新技术

4.3.3 结构优先的风电叶片设计方法

4.3.4 风电叶片的清洁及修补技术

第五章 中国风电叶片重点项目进展及区域格局分析

5.1 国内风电叶片重点项目进展状况

5.1.1 我国第一套2MW45.3米风电叶片成功下线

5.1.2 上玻院1.5兆瓦风电叶片生产体系获认证

5.1.3 我国自主研发的首片复合材料风机叶片下线

5.1.4 苏北沿海风电叶片制造发展迅猛

5.1.5 河南名都自主研发1.5兆瓦风电叶片下线

5.2 2011年中国风电叶片重点区域发展状况分析

5.2.1 黑龙江大型风电叶片研发基地落户哈尔滨

5.2.2 内蒙古风机叶片项目陆续上马

5.2.3 甘肃首片兆瓦级风电叶片成功下线

5.2.4 湖南风电叶片制造技术取得新突破

5.2.5 大型风电叶片生产基地落户秦皇岛

5.2.6 连云港大力建设风机叶片基地

第六章 国外风电叶片生产企业分析

6.1 GE

6.2 VESTAS

6.3 Gamesa

6.4 艾尔姆玻璃纤维制品有限公司（LM）

第七章 2011年国内风电叶片生产企业关键性财务数据分析

7.1 新疆金风科技股份有限公司

7.2 株洲时代新材料科技股份有限公司

7.3 中材科技股份有限公司

7.4 东方电气集团

第八章 中国风电叶片行业发展趋势与前景展望

8.1 中国风电叶片行业发展前景

8.1.1 中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔

8.1.2 盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升

8.1.3 风电

开始成为越来越多投资者的逐金之地

8.2中国风电叶片行业市场预测

8.2.1 风电叶片供给预测分析

8.2.2 风电叶片需求预测分析

8.2.3 风电叶片价格走势预测分析

8.3中国风电叶片行业市场盈利能力预测分析

第九章 中国风电叶片产业投资前景预测

9.1 中国风电叶片投资概况

9.1.1 中国风电叶片投资环境分析

9.1.2 中国风电叶片投资与在建项目分析

9.2 中国风电叶片行业投资机会分析

9.2.1 区域投资机会分析9.2.2 技术领域投资机会分析9.2.3 原材料投资机会分析9.3 中国风电叶片行业投资风险预警9.3.1 政策风险9.3.2 经营风险9.3.3 技术风险9.3.4 进入退出风险9.3.5 外资进入风险

2.风力发电叶片制作工艺介绍 篇二

风力发电机组是一种将风能转换为电能的能量转换装置,它包括风力机和风力发电机两大部分[1]。叶片作为风力发电装置最关键最核心的部件,是保证机组正常稳定运行的重要因素,它的设计与选材对风力发电装置的性能与功率起着重要的作用,其成本占了风机设备的20%~30%[2]。

因此,叶片的设计和选材对提高叶片的综合性能、降低发电成本起着重要的作用。作为风力机叶片材料,必须具有原材料来源广泛、价格低廉等优点。人们对高性能、低成本的叶片材料的探索应用经历了漫长的时期。本文通过分析各类叶片材料的应用,目的在于探索风机叶片材料的发展趋势,为未来高性能、高性价比叶片材料的应用奠定基础。

1 传统的叶片材料

由于技术发展的局限性,20世纪70年代的风力机叶片主要由木材、钢材或铝材制成,这些材料都由于种种原因没有得到大范围的使用。

木制叶片曾应用于近代的微、小型风力发电机中,但由于其不易做成扭曲型,大、中型风力发电机中很少用木制叶片[3]。随着其它叶片材料的探索及发展,木质叶片逐渐被其它材料代替。

合金钢因为其价格低廉,易加工成细长的形状,并且可以按照翼型的形状来成形,曾经被认为是风力机叶片的首选材料[4]。但是由于它的密度较大,抗疲劳性能差,易腐蚀,难以加工成扭曲形状,慢慢被其它材料替代。

铝合金密度较低,常用于制造等弦长叶片,通过挤压成型工艺便可制成等弦长叶片,工艺简单,可连续生产,又可按设计要求的扭曲进行扭曲加工,但关键技术问题尚未有突破,不能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片,而且铝合金叶片的抗疲劳性能不佳[5]。因此,这类叶片也没有得到广泛地使用。

2 主流叶片材料

随着风力发电机功率的不断提高,风机叶片呈大型化发展趋势[6],质量也随之不断增大,对叶片材料的要求也越来越高。复合材料由于具有体重轻、比强度高、良好的抗疲劳、抗蠕变、抗冲击等优点成为当今风机叶片的首选材料。

2.1 玻璃纤维复合材料

目前风机叶片的主要材料为玻璃纤维复合材料,基体材料为不饱和聚酯树脂(UPR)和环氧树脂(EPR),无碱玻璃纤维(E-玻纤)是主要增强材料。

玻璃纤维(简称玻纤)是在不饱和聚酯树脂(UPR)复合材料中应用最广泛的增强纤维[7]。玻纤具有耐化学性能好、成本低、拉伸强度高和绝缘性能优异等优点。与许多传统结构材料如钢和铝相比,UPR/玻纤复合材料具有质量轻、强度高的优点。UPR/玻纤复合材料的力学性能受基体、玻纤的类型和用量、基体与玻纤之间的界面、加工方法和条件等的影响。UPR基体的作用是将负荷从基体转移到增强玻纤,将应力分布到每个增强单元,保护增强材料免受环境的攻击,并起到将增强材料定位的作用。近30年来,UPR/玻纤复合材料的应用得到了持续发展。

环氧树脂(EPR)是优良的热固性树脂,它与目前大量应用的不饱和聚酯树脂(UPR)相比,具有更优良的力学性能、电绝缘性、耐化学药品性、耐热性和粘结性能。在国内,EPR广泛应用于纤维增强复合材料领域中。EPR/玻纤复合材料是目前研究比较成熟、应用最广的一种复合材料。EPR/玻纤复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、生产效率高等优点,并具有材料可设计性及特殊的功能性如屏蔽电磁波、消音等特点,现已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法替代的重要材料,如防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、各类耐高温制品等[8]。

2.2 碳纤维复合材料

碳纤维是由有机母体纤维(粘胶丝、聚丙烯睛或沥青等)采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的,具有强度大、密度低、模量高、线膨胀系数小等特点,是一种力学性能优异的材料[9]。碳纤维复合材料具有刚度强、质量轻等一系列优异特性,研究表明,碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合叶片的2~3倍[10]。当叶片长度为34m时,玻璃纤维增强聚酯树脂叶片质量为5800kg,玻璃纤维增强环氧树脂叶片质量为5200kg,与玻璃纤维增强聚酯树脂叶片相比,可减轻质量600kg;而碳纤维增强EPR叶片,质量为3800kg,与玻璃纤维增强EPR相比,可减轻质量2000kg。由此可见,叶片材料发展的趋势是采用碳纤维增强EPR复合材料,特别是随着功率的增大,要求叶片长度增加,更需采用碳纤维增强环氧树脂复合材料。虽然碳纤维复合材料的性能

大大优于玻璃纤维复合材料,但因其价格昂贵,影响了它在风力发电上的大范围应用。表1为叶片不同长度与不同材料叶片质量的关系[5]。

由于碳纤维增强EPR复合材料价格昂贵,导致风力机叶片制造成本高。全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究,以求降低成本。

3 叶片材料的发展趋势

3.1 碳纤维增强乙烯基树脂

业界专家认为,用性价比更高的乙烯基树脂取代目前广泛采用的环氧树脂,将成为未来风力机叶片材料的应用趋势[2]。

由于叶片成本占整个发电装置成本的比重较大,因此需选择性价比高的材料,用乙烯基树脂替代环氧树脂最突出的优势是可降低叶片成本。乙烯基树脂目前的价格约为30元/kg,环氧树脂约为40元/kg,仅通过更换叶片材料就能减少至少10%的成本。

有专家表示,通过更换叶片材料可以降低更多的成本。因为,叶片主材更换后,表面护层配套产品也会相应改变,带来的节约效果更为可观。模具成本在叶片生产中所占比例也较高,更换材料后无需进行后固化等处理,将大大提高模具的使用效率。以1.5MW的叶片为例,其模具成本大约为300~400万元,以环氧树脂为基材生产一片叶片需约2天时间,而用乙烯基树脂仅需1天。

乙烯基树脂替代EPR的另一优势是工艺性好。乙烯基树脂可以在不改变原EPR成型结构设计的基础上,直接替换EPR。由于乙烯基树脂与另一叶片主要用材——UPR类似,因此可以借鉴现有不饱和树脂制备叶片的成熟工艺。乙烯基树脂还满足机械力学性能,抗疲劳、刚度等各性能指标的设计要求。

乙烯基树脂之前已大量应用于船舶、游艇,其各项性能得到多家厂方的确认。虽然乙烯基树脂有很大优势,但其开发应用仍处于初级阶段,受各种因素制约,真正大范围的商业化生产尚需时日,目前国内外企业正在积极开展乙烯基树脂在叶片上的应用研究。

3.2 热塑性复合材料(CBT树脂系统)

当前叶片多由热固性复合材料制成,如玻璃纤维增强环氧树脂、碳纤维增强环氧树脂等,这种材料制成的叶片在其生产过程中会有大量含有苯基的有毒气体产生,导致环境的污染,而且该类叶片在其退役后很难被回收利用。就目前的发展形势看,一种由热塑性复合材料制成的“绿色叶片”的使用是必然的趋势。与热固性复合材料相比,热塑性复合材料有可回收再利用,密度小,强度高,抗冲击性能好等优点。

3.3 WindStrandTM增强材料

Owens Corning提出的WindStrandTM增强材料是新一代的增强玻璃纤维。这一技术的产生使得叶片生产商能够继续使用玻璃纤维材料而不必采用其他昂贵的材料。WindStrandTM增强材料与目前应用的材料相比有很多的优点:与E-玻纤增强材料相比,刚度提高了17%、强度提高了30%、疲劳寿命提高了10倍,这一特性使得风轮在叶片偏航和抗风中表现出一种很高的水平,同时使得风能利用率和风力机寿命得到了大大的提高。除此之外,WindStrandTM增强材料还具有质量轻的优点,这样叶片可以做的更长,最终可以达到降低单位电量的成本目的。

4 总结

叶片材料经历了木制叶片、合金钢叶片、铝合金叶片等阶段。目前,随着风机的大型化,具有体重轻、比强度高等优点的复合材料,是风机叶片材料的首选,其中玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂是普遍使用的材料,碳纤维增强环氧树脂性能较好,但是考虑到乙烯基树脂可降低叶片成本、工艺性好等的优点,随着对乙烯基树脂在叶片上应用研究的深入,在不久的将来乙烯基树脂将逐步替代环氧树脂成为风机叶片材料的首选。但是,随着人们对环境要求的严格,以及对更多性能好、无污染的叶片新材料的探索及研究,大规模使用这些新材料则是指日可待。

摘要：介绍了木质叶片、合金钢叶片、铝合金叶片,以及目前主要使用的玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料,概述了风机叶片材料的研究及使用情况。阐述了随着风机的大型化,碳纤维增强乙烯基树脂因具有性价比高、工艺性能好等优点,将逐步取代目前普遍采用的碳纤维增强环氧树脂材料。

关键词：风力机,叶片,复合材料

参考文献

[1]宋海辉.风力发电技术及工程[M].中国水利水电出版社.2009,49-53.

[2]风机叶片:乙烯基树脂比环氧树脂更能降低风电成本[J].江苏氯碱,2009,(4):31-31.

[3]张蓓文.风力发电机叶片材料的技术发展路线[R].上海情报服务平台,2005.

[4]王丽丽,田德,王海宽,等.风力发电机组风轮的叶片材料[J].农村牧区机械化,2009,(2):39-42.

[5]黄晓东,江泽慧,孙正军.风机叶片的发展概况和趋势[J].太阳能,2007,(4):37-38.

[6]陈绍杰,申振华,徐鹤山.复合材料与风力机叶片[J].可再生能源,2008,(2):90-92.

[7]冯健中,游长江,鲁光.不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的研究[J].广州化学,2006,(3):45-50.

[8]廖子龙,乌云其其格.环氧树脂/玻璃纤维复合材料性能研究与应用[J].工程塑料应用,2008,(9):47-49.

[9]顾超英.碳纤维复合材料在航空航天领域的开发与应用[J].化工文摘,2009,(1):17-18.

3.风力发电机组塔架法兰拼焊工艺 篇三

风力发电做为一种清洁的可再生能源，具有无污染，占地少．储量大．投资短等特点，塔架是风力发电机组的重要支撑部．现多采用钢制塔架，塔架一般在５０－１００m之间，受运输等条件影响。一般将塔架进行分段制作．每段２０Ｍ，重量４５Ｔ以下，两塔架之间采用螺栓连接，法兰是塔架的结构中最关键的部件，直径一般都有在３－５Ｍ，厚度为６０－１７０ＭＭ之间，采用低合金钢．Ｑ３４５或Ｑ３４５Ｅ，目前法兰制做主要有两种方法，一种是整体铸造．一种是Ｚ向钢板割制，前者这种方法成本高，周期长，不利于批量生产，后者则受钢板规格的限制，对于风力发电机组的法兰，很难按照法兰的尺寸厚度采购，因此．大型风力发电机组法兰的制做仍是目前待解决的问题．

最好方法是将整体法兰分为４－６块，采用合理的拼焊工艺及焊后热处理，解决整体法兰的制做的难题．法兰按圆周６等分每两片之间对接焊缝．焊后热处理．．！拼缝开Ｘ坡口，多层多道焊．！焊后６００Ｃ保温６小时．然后后以３７Ｃ／Ｈ．降到３００Ｃ．出炉空冷． 风电塔筒及法兰的焊接工装采用可移动的龙门架式．可程控实现Ｘ．Ｙ．Ｚ轴的位移，配有旋转变位机（精度高）或者配辊轮架配上跟踪系统实现全自动焊接

焊接工艺采用世界上先进的德国CLOOS TANDEM 气保双丝焊技术，此技术拥有高效的熔敷效率（30kg/h）.焊接3mm的板材时．焊接速度最高可达６m/min.焊接３５以上的厚板时，平均速度可达１m/min.这种高效的焊接速度从而使热输入量非常小．平均热输入量还小于单丝气保焊的热输入量：

此工艺的工作原理是：两个逆变数字化焊接电源，两根焊丝通两个送丝机在一把双丝焊枪里的两个导电嘴送丝，在两个电源内部配有可升级的程控协调硬件和软件，使两根焊丝按程序设定工作，避免两个电弧之间互相干扰，而是互相利用彼此的热量和磁场所，达到共用一个熔池的目的，此工艺前丝与后丝的参数分别可通过各自的电源进行设定，焊丝直径，材质，送丝速度，电流，电压弧长，脉冲频率，负载率等等都可一样，也可不一样，根据工艺要求自行设定．另外，此工艺的电源本身具有焊接专家数字化一元化的操作系统，你只需选择你所要焊的材质，板材的厚度，它会自动匹配焊接电流，送丝速度及电压等等，操作起来非常方便，虽然本机拥有一元化的系统，减少了对焊工技术水平的依赖，但也并不是说此机什么参数都是机器自动选择的．没有人为的选择和想像空间，本机内拥有50-20000个焊接参数可选择和调用，可发发挥你的充分想像达到焊接实验的目的，可以把实验数据保存在本机内，方便下次焊接时直接调用．

此工艺属于大功率的焊接，两电源的总基值电流输出可达1000Ａ（100%暂载率），叠加脉冲焊接电流可达1500Ａ，采用常规气体保护，焊接过程无须焊剂保护和烘干处理！不需要清渣处理，所以此工艺是代替埋弧焊的最佳高效工艺！