范海光：風電葉片用拉擠復合材料技術要求

范海光：大家上午好！我是來自北京鑒衡認證中心有限公司的范海光，很高興在這里和大家分享目前風電葉片用拉擠復合材料技術要求。我的報告主要分兩部分，主要是應用背景和風電葉片拉擠板應用情況。

近幾年在國家政策大力支持下，風機得到了快速發展，相應的主機廠2030年機筒將達到400多米高度，考慮整體設計載荷要求及相應的設計成本過程中，對整個行業的要求有一定的限制。

葉片作為機組主要承載結構，其中主梁結構是葉片的主要承載力的結構。它的重量占整體大葉片的1/3，所以在解決整體葉片重量的情況下，主要是考慮到在主梁方面早期大葉片采用碳纖維于預浸料和碳纖維灌注為主，在成本上有比較大的限制，比如預浸料的材料存放溫度相對低一點，碳纖維灌注過程中需要嚴格控制層間的氣泡問題。目前有效的解決方案是使用拉擠板材，這也是近兩年國內大葉片在實際制作時主梁應用的材料，主要包括碳纖維拉擠板、碳玻混及純玻璃鋼的拉擠板。

拉擠板的優勢主要有以下幾點，自動化程度高，機械性能好、質量穩定好，設計友好、可模塊化，整體利用率高。對碳纖維、玻璃纖維，對灌注成型和拉擠成型的性能做了對比，拉擠板的整體性能比灌注性能明顯提高。另外，以國內某84米型號葉片為例，通過相關的設計對比，重量方面，比灌注的葉片整體重量減建了500公斤，同時拉擠板的應用會降低整體主梁的厚度，會相應減少芯材的用料，初步估算成本會降低3%。另外拉擠板的形狀規整，具備實現自動化的條件，可以提高葉片的生產效率。另外，可以節約主梁模具的投入。拉擠板組裝過程中使用組裝的平臺可以通用到各個型號中。

綜上所述，拉擠板在整體葉片應用過程中有比較大的技術潛力和成本的優勢。

（PPT圖示）這是目前拉擠板在成型時的工藝流程圖，目前受樹脂本身固化性能的特點，它的生產效率主要受固化工序影響比較大，比如環氧樹脂需要在較高溫度下才能固化，它的生產速度一般是每分鐘0.4到0.5米，聚氨酯生產速度更快一些。

（PPT圖示）這是國內主要的拉擠板的供應商，用在葉片比較多的有振石華美等等，其他機構也有相應的材料應用，也在做一些研究。

風電葉片的拉擠主梁主要拉擠板的組裝結構每層板之間夾雜層間織物，這兩種結構是目前葉片拉擠主梁時設計考慮的結構，結構1比較緊密，但考慮到整體的生產效率及后續葉片灌注過程中的灌注工藝要求，如果灌注工藝沒有設置合理有可能導致夾層出現干紗的問題，對后續的維修等等了一定難度。目前大部分的葉片設計采用結構2的方式，不管是從組裝效率上還是后續的灌注工藝設計上有比較大的優勢。

根據前面的介紹，拉擠板整體在選用時是受到整體的截面形狀、拉擠板的厚度、寬度等條件的影響，板材的厚度方面，厚度大的優勢是在主梁鋪陳效率高。目前葉片中選用拉擠板的主要規格有這些，寬度一般是75一直到150毫米，厚度是5毫米和8毫米。

（PPT圖示）這是目前拉擠板在組裝成主梁時的整體工序，包括放卷、脫模布撕除，組裝，在使用主梁定位工裝后引入Pg固化，早期部分葉片廠家工藝經驗可能不足，使用了一些組裝工裝相對比較簡單，出現了很多問題。比如圖中拉擠板之間的臺階、錯位，拉擠板與兩側芯材之間的間隙，這種結構對于拉擠板主梁區域結構強度受到影響，另外也會出現硬力集中的問題。

另外常見的問題包括倒腳開裂、拉擠板臺階、污漬和錯位的情況。

拉擠板復合材料相對于風電葉片常用的材料屬于全新材料，行業內對其技術要求及測試體系尚需要深入研究，為了保證整體的產品質量，目前葉片廠采用6個維度進行拉擠板生產評估。前三個方面可以采用第三方認證的技術。

鑒衡已經對國內近三十款拉擠板主梁葉片型號做了認證，我們熟悉拉擠板材應用中的性能要求及存在的問題點。拉擠板認證包括性能測試和整個工廠的認證，包括制造能力和質量保證能力的評估。性能測定主要進行靜載、疲勞測試，根據葉片運行環境要進行高溫和低溫測試。

（PPT圖示）這是目前在測試方面的測試項目和參考的測試標準。工廠檢查方面，我們對拉擠板整體的生產各個工序、相關影響的關鍵點進行檢查，包括從原材料的檢測項目是否具有合理性，固化工藝和設計的合理性及最后包裝的合理性進行評估。目前拉擠板生產過程中主要缺陷比較多，包括尺寸偏差等情況，對于這些問題，拉擠板廠家是否采取了相應的潛在的分析或制定相關的措施及現場措施的執行情況，我們會對整體的情況做評估來評價整體的葉片廠的整體制造能力及產品的質量水平。

（PPT圖示）鑒衡已經完成了相關的拉擠板認證技術文件和過程的評估記錄。另外，我們和國內主要測試資質的科研機構、材料廠家和葉片廠有長期合作，在葉片測試過程中可以保證能夠順利進行。

后續根據目前拉擠板在行業中實際應用的情況我們也希望和行業的同仁在板材測試、材料使用及拉擠板工藝應用過程中進行合作研究。

以上是我報告的內容，謝謝大家！

（文章內容來自于現場速記，未經本人審核）