風(fēng)電葉片
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-14
風(fēng)電葉片的實(shí)例教程
為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電葉片長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要在葉片上涂裝防護(hù)涂層使得葉片具備優(yōu)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(fēng)電葉片保護(hù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，包括應(yīng)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(qiáng)的丙烯酸樹脂等。這些聚合物以單一組分或幾種材料復(fù)合的形式制備成單層或多層的防護(hù)涂層，以期使得葉片涂料具備優(yōu)異的防護(hù)性能。
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，已越來越受到世界各國(guó)的關(guān)注，對(duì)風(fēng)能的有效利用有助于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化，減少環(huán)境污染。截止2009年底，我國(guó)風(fēng)電實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)達(dá)到1613萬kW,同比增長(zhǎng)92%。風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的迅猛拓寬，勢(shì)必帶動(dòng)相關(guān)裝置設(shè)備需求的快速增長(zhǎng)，保證這些設(shè)備的質(zhì)量對(duì)于促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展尤為重要。https://m.hongyantu.com/goodlist/zq/14153.html
風(fēng)電葉片作為發(fā)電風(fēng)機(jī)的重要組成部分，是確保其在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在。風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度可達(dá)60m,葉片防雷擊的工作已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道，但另一方面，由于風(fēng)電葉片的制造材料如環(huán)氧樹脂玻璃鋼在常年經(jīng)受沙塵、紫外線、暴雨的侵襲后很難保持完好，故需要對(duì)葉片表面進(jìn)行涂裝保護(hù)涂層以提高葉片的使用壽命，減少甚至實(shí)現(xiàn)葉片在20年以上的零維護(hù)。
本文主要介紹作為風(fēng)電葉片防護(hù)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(duì)其研究方向和發(fā)展進(jìn)行了展望。
風(fēng)電葉片涂層材料的性能要求
風(fēng)電葉片涂料需要經(jīng)受陽(yáng)光暴曬，晝夜冬夏的高低溫變化，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，會(huì)受到風(fēng)沙雨雪的劇烈沖刷，此外，大量沙石、水滴的粘附會(huì)嚴(yán)重影響其空氣動(dòng)力學(xué)性能以及降低發(fā)電機(jī)組的輸出功率[5。
展開 最近風(fēng)電葉片碳纖維年用量超過2萬噸的現(xiàn)象引起了大家的關(guān)注，從碳纖維生產(chǎn)企業(yè)到復(fù)合材料生產(chǎn)廠家都紛紛涌入風(fēng)電行業(yè)，希冀在這個(gè)行業(yè)撈到一桶金。作者希望通過本文與大家分享對(duì)碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電葉片中大量應(yīng)用的分析，并再一次共同探討國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化之路。
1 風(fēng)電葉片碳纖維用量劇增現(xiàn)象的剖析
近來碳纖維復(fù)合材料界傳遞著一個(gè)喜人的消息，就在四年前一些權(quán)威大佬認(rèn)為碳纖維在風(fēng)電葉片大量使用碳纖維為時(shí)尚早，風(fēng)電行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)VESTAS瀕臨破產(chǎn)之際，2015年碳纖維在風(fēng)電葉片上的全球應(yīng)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(dá)到2萬噸之后，ZOLTEK的大絲束碳纖維變成市場(chǎng)上的槍手貨，需求超過2萬噸，VESTAS也轉(zhuǎn)虧為盈。在風(fēng)電葉片的碳纖維用量中，VESTAS占了80%以上。以VESTAS中國(guó)供應(yīng)商為主國(guó)內(nèi)生產(chǎn)風(fēng)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(chǎng)上大絲束碳纖維供不應(yīng)求。林剛先生連續(xù)四年為大家提供了全球碳纖維市場(chǎng)報(bào)告，作者將其中有關(guān)風(fēng)電葉片的數(shù)據(jù)匯總見表2（2017年用量嚴(yán)兵的說法是24000噸，若按此數(shù)據(jù)修正的數(shù)據(jù)見表中括號(hào)所示）。其中風(fēng)電葉片用碳纖維與其制品的單價(jià)在此進(jìn)行了調(diào)整，從而其產(chǎn)值也相應(yīng)發(fā)生了變化，2015年以前主要采用預(yù)浸料或織物的真空導(dǎo)入，部分采用小絲束碳纖維，因此平均價(jià)格高一些，近年來主要采用大絲束碳纖維拉擠梁片，價(jià)格降低了很多。從用量和制件產(chǎn)量來看是急劇增加，但創(chuàng)造的產(chǎn)值實(shí)際上是降低了。但正因?yàn)?em>風(fēng)電葉片（主要是大梁）碳纖維復(fù)合材料制品價(jià)格大幅降價(jià)，才成就了碳纖維用量的急劇增加，反映了引導(dǎo)工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用碳纖維的方向——“買得起”（Affordability）。
展開 風(fēng)力發(fā)電是世界可再生能源增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電葉片被普遍認(rèn)為是高性能碳纖維最重要的增長(zhǎng)市場(chǎng)。特別是制造超大型風(fēng)電機(jī)組所需葉片，必須使用輕而強(qiáng)、剛而硬的高性能碳纖維復(fù)合材料，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)避免葉片在風(fēng)載作用下發(fā)生大變形甚至撞擊風(fēng)車支柱。風(fēng)電機(jī)組的大型化和海上化都將極大地拉動(dòng)對(duì)碳纖維葉片的需求增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年，風(fēng)電葉片依然是碳纖維第一大應(yīng)用領(lǐng)域，其消費(fèi)占碳纖維總需求量的23.5%。
海上及陸上低風(fēng)速風(fēng)電的發(fā)展促使風(fēng)電葉片的長(zhǎng)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(chǎn)生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問題主要發(fā)生在樹脂灌注固化過程。本文通過研究調(diào)整葉片根部樹脂灌注固化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減緩葉片后固化過程的內(nèi)應(yīng)力釋放，有效地解決了大型風(fēng)電葉片根部的灌注銀紋問題。
1. 現(xiàn)狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問題
銀紋，一般指在玻璃態(tài)聚合物或某些半結(jié)晶性聚合物及環(huán)氧樹脂中，由于應(yīng)力或環(huán)境因素的影響，在表面或內(nèi)部出現(xiàn)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(xiàn)銀色閃光故而稱之為銀紋（Crazing）。
風(fēng)電葉片的主體結(jié)構(gòu)是環(huán)氧樹脂增強(qiáng)玻璃纖維，通常采用真空輔助灌注（VARI）工藝成型，容易因?yàn)楣に囈蛩爻霈F(xiàn)銀紋現(xiàn)象，如圖1所示。
圖1. 風(fēng)電葉片銀紋問題
1.2
葉片銀紋的發(fā)展趨勢(shì)
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，銀紋問題隨著葉片大型化的發(fā)展趨勢(shì)越來越明顯。從表1中可以看出在選取的5個(gè)序列的葉片中，銀紋問題主要出現(xiàn)在60m、70m、80m級(jí)別的葉片中，這些葉片的特點(diǎn)是根部節(jié)圓直徑（BCD）為2800mm~3600mm，所需要的灌注時(shí)間也比其他葉片長(zhǎng)。
表1. 葉片類型與銀紋問題的關(guān)系
1.3
銀紋與葉片灌注固化工藝
葉片灌注銀紋通常出現(xiàn)的位置在根部，距離根部端面1.5m~2.5m區(qū)域，通常為葉片迎風(fēng)面及背風(fēng)面整個(gè)環(huán)向一圈，如圖1、圖2所示。
從葉片的鋪層結(jié)構(gòu)來看，銀紋問題發(fā)生區(qū)域并非在根部鋪層厚度達(dá)到150層的最厚區(qū)域（見圖2(a)A區(qū)），而是發(fā)生在厚度只有40層~60層的厚度過渡區(qū)域。
展開 6月27日，東方電氣風(fēng)電有限公司具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)內(nèi)首款10MW功率等級(jí)B900A型葉片在天津葉片公司下線，該葉片長(zhǎng)90米，是目前國(guó)內(nèi)功率等級(jí)最大、長(zhǎng)度最長(zhǎng)的風(fēng)電葉片。
鳳凰高性能環(huán)氧樹脂https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48344.html
B900A型葉片采用氣動(dòng)性能優(yōu)異的先進(jìn)翼型，葉片外形整體后掠，有利于在大風(fēng)情況下通過增大葉片的扭轉(zhuǎn)變形來降低載荷；主梁帽采用性能優(yōu)異的碳纖維材料，有效降低葉片重量和載荷；防雷系統(tǒng)按照IEC一級(jí)防雷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用雙回路雷電流通道，通過對(duì)葉片防雷系統(tǒng)全方位仿真分析和實(shí)物測(cè)試，驗(yàn)證了防雷的可靠性，有效降低葉片遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。該葉片具有氣動(dòng)性能優(yōu)異、載荷低、可靠性高、綜合性能好等特點(diǎn)。
B900A型葉片的成功下線，標(biāo)志著東方風(fēng)電已完全具備大功率海上風(fēng)電葉片研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造能力，將有力推動(dòng)中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展。
展開 
風(fēng)電葉片的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
風(fēng)電葉片的最新內(nèi)容
· 行業(yè)垂直化深耕：針對(duì)新能源汽車（電池包振動(dòng)、電驅(qū)動(dòng) NVH）、風(fēng)電（葉片顫振、傳動(dòng)鏈疲勞）、人形機(jī)器人（關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)、柔順控制）等細(xì)分領(lǐng)域，開發(fā)專屬模塊，提升仿真精度與效率。
· 云端化與輕量化：推出云端 Adams，支持遠(yuǎn)程協(xié)同建模與仿真，適配中小企業(yè)輕量化需求，降低軟件使用成本。
咨詢電話：020-66221668
部分素材來源于網(wǎng)絡(luò)
Recommend
推薦閱讀
MAT_58材料卡片在新能源汽車復(fù)合材料底護(hù)板仿真分析中的應(yīng)用
復(fù)合材料微觀力學(xué)行為表征方法：納米壓痕儀+AFM+偏光顯微鏡
玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料大型風(fēng)電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
超薄電子產(chǎn)品外殼用復(fù)合材料動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)行為特征及其失效機(jī)理研究
其獨(dú)特的復(fù)合材料“三步法”優(yōu)化，考慮鋪層丟層等實(shí)際加工場(chǎng)景，讓高性能復(fù)合材料的應(yīng)用更具可行性，這也是其在風(fēng)電葉片、醫(yī)療植入物等高端領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的核心原因。
如今，在輕量化技術(shù)成為產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)核心的背景下，OptiStruct已服務(wù)于全球各行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，從汽車OEM到航空巨頭，從電子消費(fèi)品到能源設(shè)備，它用“減重、提效、降本”的實(shí)際價(jià)值，成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的標(biāo)配。
從航空航天到風(fēng)電葉片，且看RTM工藝全流程仿真4個(gè)月前
風(fēng)電葉片制造領(lǐng)域的 RTM 工藝
風(fēng)電葉片生產(chǎn)同樣需要制造出強(qiáng)度更高、重量更輕且更具可持續(xù)性的部件。RTM 工藝與樹脂直 接灌注技術(shù)的應(yīng)用，是風(fēng)電葉片制造領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，可生產(chǎn)出強(qiáng)重比優(yōu)異、成型周期更短 的風(fēng)機(jī)葉片。
室溫下金屬圓棒試樣高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)影響因素分析
汽車安全氣囊塑料罩蓋點(diǎn)爆仿真材料卡片準(zhǔn)確性提升研究
玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料大型風(fēng)電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
室溫下金屬圓棒試樣高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)影響因素分析
汽車安全氣囊塑料罩蓋點(diǎn)爆仿真材料卡片準(zhǔn)確性提升研究
玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料大型風(fēng)電葉片灌注銀紋失效分析與解決方案
風(fēng)電葉片的主體結(jié)構(gòu)是環(huán)氧樹脂增強(qiáng)玻璃纖維，通常采用真空輔助灌注（VARI）工藝成型，容易因?yàn)楣に囈蛩爻霈F(xiàn)銀紋現(xiàn)象，如圖1所示。
圖1. 風(fēng)電葉片銀紋問題
1.2
葉片銀紋的發(fā)展趨勢(shì)
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，銀紋問題隨著葉片大型化的發(fā)展趨勢(shì)越來越明顯。
彎曲測(cè)試是評(píng)估復(fù)合材料層間結(jié)合強(qiáng)度和整體抗彎性能的重要手段，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料層間剝離、纖維斷裂等缺陷，保障復(fù)合材料制品（如飛機(jī)機(jī)翼部件、風(fēng)電葉片）的使用安全。
</p><h3 class="ql-align-justify"> 1.葉片設(shè)計(jì)</h3><p class="ql-align-justify"> 風(fēng)輪葉片是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，其氣動(dòng)性能直接影響到風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。通過CAE技術(shù)，工程師可以進(jìn)行葉片的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強(qiáng)度分析。
從機(jī)翼拓?fù)鋬?yōu)化、鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)測(cè)，到骨科植入物多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、風(fēng)電葉片一體化仿真，Altair 平臺(tái)不斷助力學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)表高水平論文、申請(qǐng)專利、推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研落地。越來越多的青年才俊正在用 Altair 將靈感轉(zhuǎn)化為成果，點(diǎn)亮中國(guó)科研與教育的未來。面向2025年，Altair 將繼續(xù)推動(dòng)“青年才俊支持計(jì)劃”，具體報(bào)名方式請(qǐng)見后文。
