淺談風電葉片的特點及制造工藝

風電葉片是風力發電機組的核心部件之一，是將風能轉化為電能的關鍵部件。以下是對風電葉片的特點及制造工藝的詳細分析：

一、風電葉片的特點

1.輕質：風電葉片需要具備良好的輕質特性，以降低整個風力發電機組的重量，提高運行效率。

2.高強度：葉片需要承受風力作用下的巨大扭矩和彎矩，因此必須具備高強度特性，以確保在惡劣天氣條件下的穩定運行。

3.耐腐蝕：風電葉片長期暴露在戶外環境中，需要具備良好的耐腐蝕性能，以延長使用壽命。

4.長壽命：風電葉片的壽命直接影響到風力發電機組的整體壽命和經濟性，因此葉片需要具備較長的使用壽命。

5.可回收：隨著環保意識的提高，風電葉片的可回收性也成為了一個重要的考慮因素。

二、風電葉片的制造工藝

風電葉片的制造工藝主要包括以下幾種：

1.手糊成型工藝：

·過程：將纖維基材鋪放于單模內，用滾子或毛刷涂敷玻璃布和樹脂，常溫固化后脫模。

·優點：可用于低成本制造大型、形狀復雜制品，不受加熱及壓力的影響，使用簡單的設備和模具即可。

·缺點：產品質量對工人的操作熟練程度及環境條件依賴性較大，生產效率低，產品質量均勻性波動較大，產品的動靜平衡保證性差，廢品率較高。且伴有大量有害物質和溶劑的釋放，有一定的環境污染問題。

2.模壓成型工藝：

·過程：將增強材料和樹脂置于雙瓣模具中，閉合模具，加熱加壓，然后脫模，進行后固化。

·優點：纖維含量高、孔隙率低、生產周期短、尺寸公差精確、表面處理良好。

·缺點：適用于生產簡單的復合材料制品，很難制造包括蒙皮、芯材和梁的葉片等復雜形狀部件。

3.預浸料成型工藝：

·過程：使用預浸料（部分固化樹脂和增強材料）鋪放在單模中，加熱固化。

·優點：纖維增強材料排列完好，可以制造低纖維缺陷以及性能優異的部件。

·缺點：成本高，材料通常比普通樹脂和增強材料貴5~10倍；且以手工方式鋪放，產量低。

4.拉擠成型工藝：

·過程：增強材料通過樹脂浸膠槽，固化成型。

·優點：纖維含量高、質量穩定、易于自動化、適合大批量生產、成品率高。

·缺點：不能制造變截面的風機葉片，且大型自動化設備的成本較高。

5.纖維纏繞工藝：

·過程：連續纖維浸入浸膠槽后在機器控制的芯模上進行纏繞。

·優點：能夠制造不同尺寸及厚度的部件。

·缺點：在葉片縱向不能進行纏繞，長度方向纖維的缺乏使葉片在高拉伸和彎曲載荷下容易產生問題；且產生的粗糙外表面可能會影響葉片的空氣動力學性能；芯模及計算機控制成本很大。

6.樹脂傳遞模塑（RTM）工藝：

·過程：將設計好的干纖維預成型體放到模具中并合模，隨后的工藝靠模具和注射系統完成。

·優點：對工人的技術和環境的要求低，可有效地控制產品質量，廢品率低于手糊工藝。

·缺點：模具設備非常昂貴；且由于RTM屬于閉模工藝，很難預測樹脂流動狀況，容易產生不合格產品。

7.真空灌注成型工藝：

·過程：將纖維增強材料直接鋪放在模具上，在纖維增強材料頂上鋪設一層剝離層，剝離層上鋪放高滲透介質，然后用真空薄膜包覆及密封。真空泵抽氣至負壓狀態，樹脂通過進膠管進入整個體系，固化后剝離脫模布。

·優點：節約時間，機揮發物非常少，改善了勞動條件，減少操作者與有害物質接觸，滿足環保要求，改善了工作環境；工藝操作簡單；可充分消除氣泡，降低產品孔隙率，有效控制產品含膠量；產品質量穩定性高、重復性能好；制品表觀質量好，相同鋪層而厚度薄，強度高。

·缺點：暫未明確。

綜上所述，風電葉片的特點和制造工藝是相互關聯的。在制造過程中，需要根據葉片的特點選擇合適的制造工藝，以確保葉片的質量和性能滿足要求。同時，隨著技術的不斷進步和創新，新的制造工藝和材料也將不斷涌現，為風電葉片的制造提供更多的選擇和可能性。