碳纖維風(fēng)電葉片存在的缺陷及解決方法

    1）葉片尺寸越大，相對成本越低。因此對于3MW（40M）以上，尤其是5MW以上的產(chǎn)品。目前大規(guī)模安裝的2.5－3.5MW機組采用了輕質(zhì)、高性能的玻璃纖維葉片，設(shè)計可靠，市場競爭力強，下一代5－10MW風(fēng)力機的設(shè)計將更多的采用碳纖維。

    2）采用特殊的織物混編技術(shù)。根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)要求，把碳纖維鋪設(shè)在剛度和強度要求最高的方向，達到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計。如TPI公司采用碳纖維織物為800G三軸向織物（TRIAXIALFABRIC），由一層500G0°T－600碳纖維夾在兩層150G成土45°的玻纖織物內(nèi)。對于原型葉片中，碳纖維成20°，玻纖層的三軸向織物為土65°AND－25°，這種方向的鋪層可充分地控制剪切負(fù)載。旋轉(zhuǎn)織物意味著織物邊沿和葉片方向成20°角，逐步地引入旋轉(zhuǎn)耦合部件（THETWIST－COUPLINGCOMPONENT）。

    3）采用大絲束碳纖維。碳纖生產(chǎn)成本高，特別是高性能的碳纖維生產(chǎn)成本生高，而葉片生產(chǎn)中，采用大絲束碳纖維可達到降低生產(chǎn)成本的目的。如一種新型丙烯酸碳纖維（美國專利US6103211申請人：TORAYINDUSTRIES（JP））該發(fā)明的目的在于提供一種高強度的碳纖維，所述的碳纖維主要包括大量的滿足下列關(guān)系式的細(xì)纖維：SIGMA》／＝11。L～0.75D，其中的SIGMA指碳纖維抗張強度，D指細(xì)纖維的平均直徑。這種碳纖維適用于風(fēng)力機葉片材料等與能源相關(guān)的設(shè)備，或者作為道路、大橋的加強結(jié)構(gòu)層。

    4）采用新型成型加工技術(shù)，如VARTM和LIGHT－RTM技術(shù)。

    在目前的生產(chǎn)中，預(yù)浸料和真空輔助樹脂傳遞模塑工藝已成為兩種最常用替代濕法鋪層技術(shù)；對于40M以上葉片，大多數(shù)制造商采用VARTM技術(shù)。但VESTAS和GAMESA仍使用預(yù)浸料工藝。技術(shù)關(guān)鍵是控制樹脂粘度、流動性、注入孔設(shè)計和減少材料孔隙率。

    在大型葉片制造中，由于碳纖維的使用，聚酯樹脂已被環(huán)氧樹脂來替代；利用天然纖維－熱塑性樹脂制造的“綠色葉片”近年來也倍受重視，如愛爾蘭的GNTH公司負(fù)責(zé)制造12.6米長的熱塑性復(fù)合材料葉片，MITSUBISHI（三菱）公司負(fù)責(zé)在風(fēng)力發(fā)電機上進行“綠色葉片的試驗”。如果試驗成功后，他們將繼續(xù)研究開發(fā)30米以上的熱塑性復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)葉片。