樹脂基體的選擇也很重要。聚酯樹脂價格低廉,成型工藝性好,但性能一般,環(huán)氧樹脂則剛好相反,性能較優(yōu)但價格較高且工藝操作性不好,所以目前成本和性能等介于二者之間的乙烯基樹脂被一些葉片制造商大量采用。
3.2 復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的幾種制造工藝
3.2.1 空腹薄壁填充泡沫結(jié)構(gòu)合模工藝 這種結(jié)構(gòu)形式的葉片在國內(nèi)使用極為普遍,它由玻璃鋼殼和泡沫芯材組成,它的成型方法比較簡單,主要有兩種,一種是預(yù)發(fā)泡沫芯后整體成型,另一種是先成型兩個半殼,粘接后再填充泡沫。它的特點是抗失穩(wěn)和抗局部變形能力較強(qiáng),成型時采用上下對模、螺栓或液壓等機(jī)械加壓成型,對模具的剛度和強(qiáng)度要求高。這種方法只在小型葉片生產(chǎn)中采用。
大中型葉片宜采用兩半殼膠合工藝,采取空腹薄壁結(jié)構(gòu),成型方式主要有兩種,兩半殼膠合與真空袋壓整體成型。安裝在福建平潭的風(fēng)電站,由比利時政府資助,HMZ公司生產(chǎn)的4臺200kW風(fēng)力機(jī)就采用了空腹薄壁結(jié)構(gòu)葉片。一般真空袋壓成型僅限于較小的葉片。
3.2.2 真空灌注工藝
采用真空灌注工藝制備風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片時,首先把增強(qiáng)材料鋪覆在涂敷有脫膜劑的模具上,增強(qiáng)材料的外形和鋪層數(shù)根據(jù)葉片設(shè)計確定,在先進(jìn)的現(xiàn)代化工廠,采用專用的鋪放機(jī)進(jìn)行鋪層,然后用真空輔助浸滲技術(shù)注入基體樹脂,真空可以保證樹脂能很好地充滿到增強(qiáng)材料的每一層和模具的每一個角落。
真空灌注工藝適用于大型葉片的生產(chǎn)和大批量的生產(chǎn),真空灌注工藝被認(rèn)為效率高、成本低、質(zhì)量好.因此被很多生產(chǎn)單位所采用。
3.2.3 拉擠工藝
在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,葉片為魚骨型不變截面,且不需考慮轉(zhuǎn)子動平衡問題,可采用拉擠工藝生產(chǎn)。用拉擠成型工藝生產(chǎn)復(fù)合材料葉片可實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)品無需后期修整,質(zhì)量一致,無需檢測動平衡,成品率95 %,用拉擠成型工藝方法生產(chǎn)復(fù)合材料葉片與其他成型工藝方法生產(chǎn)的復(fù)合材料葉片相比,成本可降低40%,銷售價格降低50%。拉擠工藝對材料的配方和拉制工藝過程要求非常嚴(yán)格,國際上目前只能拉擠出600~700mm寬的葉片,用于千瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。我國目前已研制成功用于兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片,截面尺寸為1400 x 252mm,壁厚6mm,長度為80~120m,屬于薄壁中空超大型型材。
3.2.4 纏繞工藝
美國生產(chǎn)的WTS-4型風(fēng)力機(jī)葉片即采用了這種方法,單片葉片長度達(dá)39m,重13t,其生產(chǎn)過程是完全自動化的。由計算機(jī)控制的纏繞設(shè)備非常復(fù)雜,它有五種功能,即移動臺架、轉(zhuǎn)動芯軸、伸縮工作臂、升降桿臂以及變動纏繞角。國外大型風(fēng)機(jī)葉片大多采用復(fù)合材料D型主梁或O型主梁與復(fù)合材料殼體組合的結(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)的大型葉片一般采用分別纏繞成型D型或O型主梁、真空灌注成型殼體.然后靠膠接組合成整體的工藝方法。
3.3 復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計