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碳纤维复合材料在风力机叶片中的技术应用
发布时间:2009-12-16 21:45:51   来源:sxhyd.cn    浏览次数:4739

    据了解,随着发电单机功率的增大,要求叶片长度不断增加。对叶片来讲,刚度也是一个十分重要的指标。始于上世纪末的相关研究表明,碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性,当与树脂材料混合时,则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一,碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍。GE风能的叶片工程全球经理Ramesh Gopalakrishnan说,设计师们在寻找轻质高强度材料时,选中了碳纤维。
  
    虽然碳纤维复合材料的性能大大优于玻璃纤维复合材料,但价格昂贵,是玻璃纤维的10倍,不太高的性价比影响了它在风力发电上的大范围应用。因此,全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究,以求降低成本。VESTAS的V-90型风力机容量为3.0MW,叶片长44m,其样品试验采用了碳纤维制造;GAMESA在其直径为87米、90米叶轮的叶片制造中包含了碳纤维;NEG Micon正在制造碳纤维增强环氧树脂的40米叶片;这三家公司的碳纤维都采购自St.Louis-based Zoltek公司。德国叶片制造厂家Nordex Rotor开发了56m长的碳纤维叶片,他们认为叶片超过一定尺寸后,碳纤维叶片的制作成本并不比玻纤的高。 

    LM公司在《2004全球碳纤维展望》的报告中指出:在风力机叶片中采用碳纤维,应注意它和玻璃纤维混合时所增加的重量;应用于叶片设计时样品测试的可靠性不够高,须加大测试的覆盖面;加工精度要求高;由于是半导电材料须规避雷电来袭对叶片的损伤。目前大规模安装的2.5-3.5MW机组采用了轻质、高性能的玻璃纤维叶片,设计可靠,市场竞争力强,下一代5-10MW风力机的设计将更多的采用碳纤维。

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