ansys 風電葉片的案例
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%。
分析丨風電葉片的防護涂層材料
為實現風電葉片長期穩定運轉，需要在葉片上涂裝防護涂層使得葉片具備優良的耐候、耐磨、防污等性能。文中介紹了各種合成高分子樹脂材料在風電葉片保護領域的研究進展，包括應用最普遍、性能全面的聚氨酯，耐候性極佳、表面能較低的氟聚合物以及粘接性好、附著能力強的丙烯酸樹脂等。這些聚合物以單一組分或幾種材料復合的形式制備成單層或多層的防護涂層，以期使得葉片涂料具備優異的防護性能。
風能作為一種清潔的可再生能源，已越來越受到世界各國的關注，對風能的有效利用有助于實現能源結構多元化，減少環境污染。截止2009年底，我國風電實現并網達到1613萬kW,同比增長92%。風力發電市場的迅猛拓寬，勢必帶動相關裝置設備需求的快速增長，保證這些設備的質量對于促進風電發展尤為重要。https://m.hongyantu.com/goodlist/zq/14153.html
風電葉片作為發電風機的重要組成部分，是確保其在惡劣的環境下長期、穩定運轉的關鍵所在。風電葉片的長度可達60m,葉片防雷擊的工作已有多篇文獻報道，但另一方面，由于風電葉片的制造材料如環氧樹脂玻璃鋼在常年經受沙塵、紫外線、暴雨的侵襲后很難保持完好，故需要對葉片表面進行涂裝保護涂層以提高葉片的使用壽命，減少甚至實現葉片在20年以上的零維護。
本文主要介紹作為風電葉片防護涂層材料的幾種聚合物樹脂———聚氨酯、氟樹脂、丙烯酸樹脂等，并對其研究方向和發展進行了展望。
風電葉片涂層材料的性能要求
風電葉片涂料需要經受陽光暴曬，晝夜冬夏的高低溫變化，在高速運轉中，會受到風沙雨雪的劇烈沖刷，此外，大量沙石、水滴的粘附會嚴重影響其空氣動力學性能以及降低發電機組的輸出功率[5。
展開 無人機風電葉片自動運維巡檢
葉片是風電產業數字
化運維管理的薄弱環節
1.風機作為最高端的loT設備,除葉片外核心部件如齒輪箱,發電機的運行與狀態信息己實現數字化與智能化;
2.及時定期,完整,清晰的數字化葉片運行與狀態信息的獲取,是實現數字化運維管理的關鍵,目前的采集手段都不能滿足,包括望遠鏡目測檢查,蜘蛛人,用籃,地面系統等;
3.數字化,自動化,智能化的管理葉片資產,了解工作狀態與可能損傷進而安排可預見性的運維作業,最終使風機與風場的后運維可以降本增效是葉片數字化運維的目標.
葉片不平衡導致風電機組振動
在風電機組運行檢修時要注意是否存在異常的振動，及時采取精確的測量手段，找到振動原因，糾正葉片不平衡，定期清洗檢查葉片，保證風電機組的平穩運行，提高其可靠性與高效性。
Siemens將關閉丹麥一家風電葉片廠
近日，從外媒獲悉，德國工程集團西門子公司將關閉位于丹麥Engesvang的葉片廠，因為西門子需要制造更大的葉片，但是這一工廠不可能完成公司的這一要求。
據報道，此舉將導致員工人數減少430人。發言人Rasmus Windfeld說，西門子在丹麥仍有約6500名員工，這比12個月前還要多。
西門子在丹麥的另外兩個葉片廠將接管Engesvang工廠的生產任務。
西門子風力發電公司于2006年2月收購了位于丹麥Engesvang的前LM Glasfiber葉片廠。而在此大約一年之前，該公司還收購了丹麥風力發電機制造商Bonus Energy 。 到目前為止，西門子風電公司的大部分員工都在丹麥。
聚氨酯價格https://www.hongyantu.com/index.php?r=good&cd=10&cd2=1004
展開 產業研究｜風電葉片芯材怎么選？該材料異軍突起
葉片芯材（結構泡沫）是風電葉片的關鍵材料，在葉片的前緣、后緣以及腹板等部位，見圖1，一般采用夾層結構來增加結構剛度，防止局部失穩、提高整個葉片的抗載荷能力，同時憑借較低的密度助力葉片向輕量化、大尺寸化方向發展。芯材占葉片材料成本的 10%到 15%，如今芯材在葉片應用主要包括巴沙輕木、PVC 泡沫、PET 泡沫等，其在風電使用占比見圖2，可以看到目前使用量最大的還是巴沙輕木，其次PVC、PET。
圖1 葉片芯材使用示意圖
圖2 葉片各種芯材使用比例
巴沙輕木
巴沙輕木，輕木是天然生長的，盛產于南美的厄瓜多爾，全球 90%以上的輕木都是來自于厄瓜多爾，厄瓜多爾肥沃的土壤、年均90 英寸的降雨量及熱帶雨林的充裕日照等得天獨厚的自然條件是巴沙輕木快速健康成長的重要因素。巴沙輕木是世界上最輕的樹木，每立方米僅重 150 公斤，一個成年人可以抬起約等于自身體積 8 倍以上的輕木。同時巴沙輕木還是世界上生長最快的樹種，需要 5-7 年即可由樹苗長為 90 英尺的高大樹木。由于樹木的生產周期限制了供應，每次風電需求爆發，巴沙輕木都會供不應求。
PVC泡沫
以乙烯基聚合物為基礎，通過貫穿的芳香酰胺聚合網絡的合金泡沫材料, 由聚氯乙烯、發泡劑、交聯劑等塑料助劑等，經過投料、共混、模壓、后處理、模壓等復雜的工序制成。習慣稱為交聯PVC泡沫芯材，是復合材料夾層結構的理想芯材。該產品綜合機械性能優異，化學性質穩定，具有很高的性價比，在風電，和水上船艇等領域已經有著廣泛的應用。PVC 泡沫原板的兩大供應商分別是瑞典的戴鉑DIAB公司和意大利的 Maricell 公司，國內多為進口原板再加工。
展開 風電行業新里程！聚氨酯葉片首次實現批量交付！
風機葉片輕量化和大型化是風電領域發展的趨勢，未來隨著風電上網標桿電價不斷下調，風電平價時代漸行漸近，成本壓力也促使行業尋找新材料替代的途徑。傳統的環氧樹脂材料在風電葉片上的大規模應用已超過30年，但隨著低風速風電開發的興起，風機葉片越做越長，環氧樹脂材料葉片在價格、工藝等方面的瓶頸已經顯現。聚氨酯材料的優勢在于：機械性能好，具有比環氧樹脂更低的粘度和更好的流動性;放熱峰低于環氧樹脂，可以降低樹脂放熱對泡沫芯材的影響;能更好地與玻璃纖維進行結合，具有更好的長期抗疲勞性能。這些優勢使得聚氨酯材料能制成更輕更長的風機葉片，帶來更高發電效率并降低發電成本，因此聚氨酯葉片替代部分環氧葉片成為了一種趨勢。
玻璃纖維噴涂https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16002.html
CPIC在風電紗上處于領先地位，產品得到國內外主流客戶的批量使用，是公司一直以來的拳頭產品。為了進一步強化在風電紗產品的優勢，CPIC從2009年開始布局在聚氨酯用紗的開發。十年磨一劍，CPIC研發中心和COVESTRO研發團隊一起攻關，對浸潤劑配方、低水分工藝、聚氨酯測試技術做了系統的研究，進行了上百次的試驗，終于開發出了聚氨酯風電葉片專用紗467W。繼2016年上玻院使用CPIC生產的聚氨酯織物在阜寧工廠39.5米灌注試驗生產了全球第一支全聚氨酯葉片， 2018年全球第一套主梁和腹板使用聚氨酯樹脂55.2m葉片在遼寧鐵嶺成功掛機之后， 2019年4月中旬又有重大進展，時代新材使用CPIC聚氨酯織物灌注新研制的2.2兆瓦世界最長新型高性能聚氨酯樹脂體系風機葉片在株洲光明工廠下線。這批葉片經過遠景現場驗收并實現了批量交付，終于從聚氨酯葉片試驗實現了商業化銷售。
展開 從航空航天到風電葉片，且看RTM工藝全流程仿真
風電葉片制造領域的 RTM 工藝
風電葉片生產同樣需要制造出強度更高、重量更輕且更具可持續性的部件。RTM 工藝與樹脂直 接灌注技術的應用，是風電葉片制造領域的一項重大突破，可生產出強重比優異、成型周期更短 的風機葉片。
樹脂傳遞模塑成型工藝帶來的高一致性與可重復性，能夠幫助制造商滿足嚴格的行業標準，確保 每一片葉片都能實現最優性能，同時提升整體產能。
國防軍工制造領域的 RTM 工藝
從防彈裝甲、抗爆結構件，到頭盔與特種車輛部件，RTM 工藝在高性能復合材料的制造中發揮 著關鍵作用，生產出的制品可耐受沖擊、溫度波動及各類極端工況。
憑借耐用性、精準度與設計靈活性的完美結合，樹脂傳遞模塑成型工藝正逐漸成為現代軍工領域 中一種極具價值的復合材料生產方法。
若您對復合材料工藝仿真感興趣，歡迎加入復合材料工藝仿真技術交流群
請掃碼添加管理員，備注“復合材料工藝仿真”入群。
管理員微信
投稿郵箱：mech_of_comps@yeah.net
投稿模板：公眾號后臺回復“前沿追蹤模板”獲取 微信：mech_of_comps
QQ群：640676531，5407313
展開 東方風電自主研發國內最長葉片下線
6月27日，東方電氣風電有限公司具有完全自主知識產權、國內首款10MW功率等級B900A型葉片在天津葉片公司下線，該葉片長90米，是目前國內功率等級最大、長度最長的風電葉片。
鳳凰高性能環氧樹脂https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48344.html
B900A型葉片采用氣動性能優異的先進翼型，葉片外形整體后掠，有利于在大風情況下通過增大葉片的扭轉變形來降低載荷；主梁帽采用性能優異的碳纖維材料，有效降低葉片重量和載荷；防雷系統按照IEC一級防雷等級標準設計，采用雙回路雷電流通道，通過對葉片防雷系統全方位仿真分析和實物測試，驗證了防雷的可靠性，有效降低葉片遭受雷擊的風險。該葉片具有氣動性能優異、載荷低、可靠性高、綜合性能好等特點。
B900A型葉片的成功下線，標志著東方風電已完全具備大功率海上風電葉片研發設計、生產制造能力，將有力推動中國海上風電發展。
展開 GTS激光跟蹤儀服務風電行業，提升百米風機葉片運輸安全
風力發電是當前廣泛運用的清潔能源發電方式之一，風力發電主要利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。目前最長的風車葉片尺寸已經達到了130米，超長的葉片給運輸帶來了巨大的難題：如何將100米長的葉片牢牢固定在運輸卡車上？為了解決運輸難題，人們設計出了一款用于固定風車葉片的工裝。
風機葉片運輸
測量需求
葉片固定工裝由底座和安裝位兩部分組成，底座長度在4-5米。需要測量內容主要包括：安裝定位面與底座之間的垂直度，及底座的平面度，零件的長寬尺寸等。
測量示意圖
解決方案
由于風車葉片固定工裝尺寸較大且不易搬動，我們使用中圖儀器GTS3600激光跟蹤儀，配合1.5英寸反射靶球以及SpatialMaster測量軟件在車間現場對工裝進行測量。測量過程中需要采集工裝底座正反兩面的的特征，利用SpatialMaster 測量軟件中的定位轉站功能，可以很輕松地將正反兩面的測量數據拼接在一起，再評價兩面的平面度以及與定位面之間的垂直度。通過SpatialMaster 軟件的向量組查詢功能，可以直觀地反應出該零件的底座呈兩端低中間高的彎曲變形。
測量現場圖
底座測量數據
底座數據誤差圖
總結
通過中圖儀器GTS系列激光跟蹤儀搭配SpatialMaster 測量軟件可有效降低風電工裝生產、裝配過程中的誤差風險，大大提高裝配精度。中圖儀器GTS系列激光跟蹤儀安裝簡易、使用方便，既能保證大的測量空間，又能保證較高的測量精度，設備還攜帶無線模塊，支持遠距離無線傳輸，能夠滿足用戶在各類復雜條件下的測量需求。
展開 GE發布陸上風電新機型Cypress 采用碳纖維分段葉片
近日，GE可再生能源公司推出了一款名“Cypress”的新型陸上風電機組平臺，以及“Cypress”平臺機型5.3MW-158機組。該平臺改進了GE公司的2MW和3MW系列機組的技術，該系列裝機容量已接近20GW（2000萬千瓦），并采用2017年推出的4.8MW-158機組的架構。
據GE稱，“Cypress”的設計旨在全生命周期內，使GE能夠提供更廣泛的額定功率覆蓋范圍和輪轂高度，以滿足5MW范圍內的客戶需求。與GE的3 MW機組相比，該平臺在平臺壽命期內的年發電量（AEP）可以增加50％。這是GE今年推出的第二個主要技術平臺，該公司于3月推出了Haliade-X海上風機平臺。
GE表示，“Cypress”平臺將采用兩段式碳纖維葉片設計，使得葉片更長，同時降低運輸難度，以便滿足更多的場址需求。同時，更長的葉片還可以提高年發電量，并有助于降低平準化度電成本（LCOE）。GE還表示，碳纖維葉片是基于GE陸上風電單元、GE全球研究中心和GE LM風電之間的長期合作伙伴關系而開發的。
“Cypress”平臺專為IEC（S）風速而設計，并通過其塔頂電氣系統幫助進行高空維修和故障排除來起到提供機組增強功能。GE表示，基于計劃、環境條件和預測服務的組合功能旨在幫助確保更高的機組可靠性、更長的正常運行和發電時間，來最終降低客戶的生命周期成本。
（來源：composite world）
展開 
玻纖增強環氧樹脂復合材料大型風電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
海上及陸上低風速風電的發展促使風電葉片的長度和根部直徑急速增大，隨之而來的是超大型葉片根部灌注銀紋問題的產生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問題主要發生在樹脂灌注固化過程。本文通過研究調整葉片根部樹脂灌注固化產生的內應力，減緩葉片后固化過程的內應力釋放，有效地解決了大型風電葉片根部的灌注銀紋問題。
1. 現狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問題
銀紋，一般指在玻璃態聚合物或某些半結晶性聚合物及環氧樹脂中，由于應力或環境因素的影響，在表面或內部出現的微小而稠密的裂痕。這種微裂痕的截面能使光線全反射從而出現銀色閃光故而稱之為銀紋（Crazing）。
風電葉片的主體結構是環氧樹脂增強玻璃纖維，通常采用真空輔助灌注（VARI）工藝成型，容易因為工藝因素出現銀紋現象，如圖1所示。
圖1. 風電葉片銀紋問題
1.2
葉片銀紋的發展趨勢
在實際生產過程中，銀紋問題隨著葉片大型化的發展趨勢越來越明顯。從表1中可以看出在選取的5個序列的葉片中，銀紋問題主要出現在60m、70m、80m級別的葉片中，這些葉片的特點是根部節圓直徑（BCD）為2800mm~3600mm，所需要的灌注時間也比其他葉片長。
表1. 葉片類型與銀紋問題的關系
1.3
銀紋與葉片灌注固化工藝
葉片灌注銀紋通常出現的位置在根部，距離根部端面1.5m~2.5m區域，通常為葉片迎風面及背風面整個環向一圈，如圖1、圖2所示。
從葉片的鋪層結構來看，銀紋問題發生區域并非在根部鋪層厚度達到150層的最厚區域（見圖2(a)A區），而是發生在厚度只有40層~60層的厚度過渡區域。
展開 干貨直播 I 風電行業9個主題：STAR-CCM+、結構強度、葉片流場、電磁、多體疲勞...
?
本次研討會圍繞風電裝備研發過程中涉及到的整機性能、風環境、葉片流場、氣彈流固耦合，葉片復合材料、結構強度、電磁、振動噪聲、齒輪傳動、多體疲勞，機組熱管理、儲能、區域能源、數字化運維等領域，結合西門子工程咨詢在風電行業最佳實踐，分享 Simcenter 仿真與測試技術在風電領域的前沿應用。
邀請部門
總體部、葉片設計部門、仿真計算、機械傳動設計、機電控制、液壓設計、散熱分析、電機設計等部門
邀請對象
數字孿生研究人員、技術總監、CAE 專家、測試工程師、設計工程師、控制工程師、相關高校老師及學生
議程搶先看
點擊鏈接 免費報名
https://active.clewm.net/EsVag7?qrurl=http://qr03.cn/EsVag7>ype=1&key=cee0816159f448e0459930fd6354b892956077f097
01
時間：8月15日
分會場一：Simcenter STAR-CCM+風機葉片氣動性能仿真及優化方案
本次研討會主要介紹 STAR-CCM+在風機葉片氣動性能仿真及優化的解決方案，主要包含：
葉型優化：型線導入，網格設置，葉型參數優化及拓撲優化技術，轉捩模型
動網格技術：滑移網格，嵌套網格，網格變形
運動定義：葉素動量法，運動坐標系，剛體運動，六自由度運動
葉片氣彈流固耦合分析方法等
分會場二：先進復合材料葉片設計分析制造一體化
Fibersim作為先進復合材料結構開發平臺，提供了專門針對風機葉片的高效設計迭代方法及同CAE工具的雙向鏈接接口。
展開 國產碳纖維在風電葉片產業中的機會 ——七論國產碳纖維產業化之路
最近風電葉片碳纖維年用量超過2萬噸的現象引起了大家的關注，從碳纖維生產企業到復合材料生產廠家都紛紛涌入風電行業，希冀在這個行業撈到一桶金。作者希望通過本文與大家分享對碳纖維復合材料在風電葉片中大量應用的分析，并再一次共同探討國產碳纖維產業化之路。
1 風電葉片碳纖維用量劇增現象的剖析
近來碳纖維復合材料界傳遞著一個喜人的消息，就在四年前一些權威大佬認為碳纖維在風電葉片大量使用碳纖維為時尚早，風電行業領頭企業VESTAS瀕臨破產之際，2015年碳纖維在風電葉片上的全球應用就像2009年波音787首飛成功一樣，用量急劇增加，繼航空用碳纖維用量需求達到2萬噸之后，ZOLTEK的大絲束碳纖維變成市場上的槍手貨，需求超過2萬噸，VESTAS也轉虧為盈。在風電葉片的碳纖維用量中，VESTAS占了80%以上。以VESTAS中國供應商為主國內生產風電葉片碳纖維用量見表1，2018年江蘇澳盛和威海光威成了碳纖維的最大用戶，兩家的用量即將突破萬噸，市場上大絲束碳纖維供不應求。林剛先生連續四年為大家提供了全球碳纖維市場報告，作者將其中有關風電葉片的數據匯總見表2（2017年用量嚴兵的說法是24000噸，若按此數據修正的數據見表中括號所示）。其中風電葉片用碳纖維與其制品的單價在此進行了調整，從而其產值也相應發生了變化，2015年以前主要采用預浸料或織物的真空導入，部分采用小絲束碳纖維，因此平均價格高一些，近年來主要采用大絲束碳纖維拉擠梁片，價格降低了很多。從用量和制件產量來看是急劇增加，但創造的產值實際上是降低了。但正因為風電葉片（主要是大梁）碳纖維復合材料制品價格大幅降價，才成就了碳纖維用量的急劇增加，反映了引導工業領域大規模應用碳纖維的方向——“買得起”（Affordability）。
展開 Ansys風電行業應用概述
風機結構
? 葉片：葉片質量，剛度，失穩、升力系數，阻力系數等
? 輪轂：強度、剛度、疲勞耐久、質量、俯仰角等
? 齒輪箱：齒輪、軸承等部件優化設計，整機靜態、NVH、動力學特性
? 發電機：電磁仿真、電磁載荷計算，定子、轉子、整機應力、變形、模態、熱交換
? 電氣設備：散熱、EMI/EMC、結構
? 塔筒：強度、剛度、疲勞耐久
? 塔基：海上載荷、地震分析
風機類型（按傳動鏈分類）
風機的工程挑戰
實現這些優勢所需的仿真功能
轉子空氣動力學和聲學
葉片，機艙和塔架結構設計
Power Generation and Transformation
風場
控制系統及軟件
預測性維護和數字孿生
Proven Simulation Solutions For Wind Turbines
應用案例
轉子空氣動力學和聲學
轉子空氣動力學
主要挑戰
? 提高轉子效率以最大限度地提高年發電量（AEP）
? 葉片形狀優化，可根據安裝地點的風量來定制設計
? 可靠的空氣動力學預測，用于主動控制策略
? 精確的氣動載荷計算可實現有效的結構設計
這些挑戰涉及巨大的仿真復雜性
? 湍流模型的高精度和快速求解
? 高效且易于使用的嵌入式優化工具
? 大型模型高性能計算支持
Ansys如何幫助應對挑戰
? 靈活，快速的工作流程：Ansys Fluent中具有自動網格創建和最創新的MOSAICTM技術的端到端工作流程
? 內置的優化功能：輔助求解器可自動優化葉片形狀
? 求解效率：破紀錄的高性能計算可擴展性更快地解決復雜問題
展開 