重通成飛將出席Carbontech 2018--風電行業發展論壇，講述海上風電葉片的精彩故事！
風力發電是世界可再生能源增長最快的領域，風力發電葉片被普遍認為是高性能碳纖維最重要的增長市場。特別是制造超大型風電機組所需葉片，必須使用輕而強、剛而硬的高性能碳纖維復合材料，保證結構強度的同時避免葉片在風載作用下發生大變形甚至撞擊風車支柱。風電機組的大型化和海上化都將極大地拉動對碳纖維葉片的需求增長。據統計2017年，風電葉片依然是碳纖維第一大應用領域，其消費占碳纖維總需求量的23.5%。
風電葉片結構圖
碳纖維復合材料在風電葉片應用中有明顯的優勢，但也存在少許不足，具體如下：
優勢：
表現 |
具體說明 |
減輕葉片質量，提高剛度 |
比玻璃纖維密度小30%，強度大40%，模量高3-8倍 |
提高葉片抗疲勞性能 |
提高葉片抗磨損性能，提升使用壽命 |
能量輸出更均衡，平滑 |
改善葉片的空氣動力學性能，減輕對塔和輪軸的壓力，減少能耗 |
能源輸出效率更高 |
葉片更薄，更細長，能量輸出效率更高 |
可制造低風速葉片 |
制作大直徑葉片時，使用低風速葉片可以降低發電成本 |
減少雷擊對葉片的損害 |
碳纖維可以導電，可通過特殊結構避免靜電積累，實現避雷 |
降低運輸和生產成本 |
葉片直徑超過一定范圍，總體效益要高于材料，葉片質輕，運輸中節省人力成本和運費 |
可制造自適應葉片 |
通過彎曲和扭曲葉片設計，可以減輕瞬時負載，減少風機的損害 |
具有震動阻尼特性 |
可避免自然頻率和塔發生共振 |
安裝方便 |
安裝操作簡單，節省人力，維修便捷 |
劣勢：
價格昂貴 |
碳纖維原絲價格高，造成整體成本高 |
制造工藝要求高 |
預浸料成型工藝要求高，成型時間長，成本高 |
透明性差 |
玻璃纖維透明度高，碳纖維幾乎不透明，產品內部如果有缺陷，很難借助無損檢測技術快速排查 |
方向性強，韌性較差 |
很難制作成復雜的曲面，纖維變形后性能會嚴重下降 |
存儲要求高 |
在運輸、保存、使用時對環境溫度和濕度要求較高 |
滲透性差 |
比玻璃纖維滲透性差，需要表面處理 |
資料來源：DT新材料搜集整理
碳纖維復合材料在風電葉片多個結構中均有應用，具體如下：
（1）主梁帽
目前，碳纖維在風電葉片中最主要的應用部位是主梁帽，相對于GFRP主梁帽，碳纖維復合材料主梁帽在提高葉片剛度的同時，大幅減輕了葉片的質量，
（2）蒙皮表面
蒙皮表面整體使用碳纖維，可以降低作用在內支撐梁上的受力和扭矩，通過設計可以實現“材料誘導式”的葉片受載彎扭耦合。據NEG麥康公司的專利報導，葉片在總長度的60%到85%部分用碳纖維復合材料條帶加固葉片蒙皮橫截面外部圓周的一個薄層，該薄層可提高蒙皮抵抗拉力和壓力的能力。另有專利報導，葉片迎風面蒙皮采用玻璃纖維復合材料制成，而只在主要承受壓縮載荷的背風面蒙皮采用碳纖維/玻璃纖維復合材料制成。
（3）葉片根部
碳纖維應用于葉片根部時，不僅可以提高根部材料的斷裂強度和承載強度，使施加在螺栓上的動態載荷減少，還可以增加根部法蘭處的螺栓數量，從而增加葉片和輪轂連接處的靜態強度和疲勞強度。
（4）葉片前后緣防雷系統
碳纖維用于葉片的前后緣，除了能提高葉片剛度和降低葉片質量外，通過特殊的設計，還可以有效地避免雷擊對葉片的損傷。
（5）靠近葉尖部分
我國風機葉片行業經過近三十年的發展，已經逐步形成完整的產業鏈，并不斷取得新的突破。2018年2月6日，重通成飛開發的國內最長海上風電CGI5/6MW-83.6米葉片在江蘇如東基地成功下線。
海上風電CGI5/6MW-83.6米葉片
該葉片長83.6米，重25.2噸，葉根節圓直徑3.6米，兼顧了5MW和6MW機型的結構設計和長度可拓展性，是目前國內最長的海上風電葉片。該葉片使用的碳纖維較傳統玻璃纖維能使主梁葉片減重近25%，通過精益的結構優化、精細設計和其他新材料新技術的使用，最終能實現單支葉片降重11噸。
在整個項目設計研發過程中，項目團隊大膽創新、反復論證，生產效率大幅提升，新技術新材料被廣泛應用，此外智能化設備和工裝也有大量使用
重通成飛在傳統的主梁、腹板預制基礎上，首次在大型海上風電葉片上成功實現了葉根預制、后緣梁預制等工藝，掌握了完整的預制成型葉片工藝技術體系。通過多部件預制工藝的實施，不僅降低了葉片整體成型的質量風險，其生產效率比常規制造工藝提高了30%以上，有效增強產品的市場競爭力。
重通成飛將在12月11-13日出席Carbontech 2018——風電行業發展論壇，針對最新海上風電葉片結構設計和輕量化技術分享精彩報告。
附吉林重通成飛新材料股份公司介紹
重慶通用工業（集團）有責任公司是我國制冷和風機行業重點骨干企業，國家認定企業技術中心、中國工業企業500強、中國機械500強，“重通”品牌榮獲中華人民共和國商務部頒發的“最具市場競爭力品牌”稱號。
吉林重通成飛新材料股份公司系重慶通用工業（集團）有限責任公司控股子公司，成立于2011年，注冊資金1.6億元，是國內風輪葉片主流配套企業。
工程師必備
- 項目客服
- 培訓客服
- 平臺客服
TOP
