大型風力發(fā)電機復合材料葉片技術及進展

    2.5　工藝制造
    大型風力機葉片大多采用組裝方式制造。在兩個陰模上分別成型葉片蒙皮，主梁及其他GRP部件分別在專用模具上成型，然后在主模具上把兩個蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起，合模加壓固化后制成整體葉片。膠粘劑是葉片的重要結構材料。它應具有較高的強度和韌性以及良好的操作工藝性，如不坍落、易泵輸及室溫固化特性等。
    早期國外的葉片成型工藝為手糊工藝，目前已開發(fā)出多種較先進的工藝，如預浸料工藝、機械浸漬工藝及真空輔助灌注工藝。真空輔助灌注成型工藝是最近幾年發(fā)展起來的一種改進的RTM工藝。真空輔助灌注技術是應用薄膜包覆敞口模具，應用真空泵抽真空，借助于鋪在結構層表面的高滲透率的介質(zhì)引導，將樹脂注入到結構鋪層中。它多用于成型形狀復雜的大型厚壁制品，在國外已用于成型大型的GRP葉片。
    我國GRP葉片的制造廠家由于受市場、技術、材料及資金等方面的影響，大多采用濕法手糊工藝，常溫固化。工藝相對簡單，不需要加溫加壓裝置。但對于大型的兆瓦級風力機葉片，由于葉片體形龐大，最寬處達300cm左右，最高處大于200cm，傳統(tǒng)的手糊成型工藝已不適用。況且手糊成型具有生產(chǎn)效率低、勞動強度大、勞動衛(wèi)生條件差、產(chǎn)品質(zhì)量不易控制、性能穩(wěn)定性不高、產(chǎn)品力學性能較低的缺點。真空輔助灌注技術是解決這一難題的一種新的成型工藝。本文通過多次試驗摸索，解決了一系列技術問題，如布管方式、真空度控制、樹脂選擇、層板皺折等，取得了很好的效果。為國內(nèi)的葉片成型工藝技術水平的提高和今后兆瓦級風力機葉片的產(chǎn)業(yè)化奠定了技術基礎。
    2.6　產(chǎn)品認證
    風力機及部件的用戶自己很難評估機械部件的質(zhì)量和安全性，須經(jīng)權威機構檢驗和認證，如德國GL、丹麥的RISOE、中國船級社等。商業(yè)化風力機機組的安全等級評估是認證的最重要的內(nèi)容，對風力機的結構設計和安全性進行評估，確認是否符合IEC標準或其他相關標準。考慮不同的氣象和地理環(huán)境，標準將風力機的安全等級按50a一遇的極端風速及年平均風速分類，對一些特殊情況規(guī)定了S級。S級風力機組的設計值由設計者確定。                       我國風力機標準委員會組織制訂了一系列標準，其中關于大型風力機葉片的標準為“風力機組風輪葉片”。該標準基本上參照了IEC標準與德國勞埃德船級社規(guī)范。標準對復合材料葉片的材料選擇、制造工藝、結構設計等方面均作出規(guī)定。中國船級社組織制訂了風力機認證規(guī)范。國家標準及認證規(guī)范的頒布實施使國內(nèi)生產(chǎn)廠家可按與國際標準等效的技術要求進行整機及部件的設計、生產(chǎn)與質(zhì)量控制。
    3　風力機復合材料葉片發(fā)展趨勢