復合材料在風機葉片上的應用與展望

     樹脂基體的選擇也很重要。聚酯樹脂價格低廉，成型工藝性好，但性能一般，環氧樹脂則剛好相反，性能較優但價格較高且工藝操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之間的乙烯基樹脂被一些葉片制造商大量采用。
3.2 復合材料風機葉片的幾種制造工藝
3.2.1 空腹薄壁填充泡沫結構合模工藝    這種結構形式的葉片在國內使用極為普遍，它由玻璃鋼殼和泡沫芯材組成，它的成型方法比較簡單，主要有兩種，一種是預發泡沫芯后整體成型，另一種是先成型兩個半殼，粘接后再填充泡沫。它的特點是抗失穩和抗局部變形能力較強，成型時采用上下對模、螺栓或液壓等機械加壓成型，對模具的剛度和強度要求高。這種方法只在小型葉片生產中采用。
大中型葉片宜采用兩半殼膠合工藝，采取空腹薄壁結構，成型方式主要有兩種，兩半殼膠合與真空袋壓整體成型。安裝在福建平潭的風電站，由比利時政府資助，HMZ公司生產的4臺200kW風力機就采用了空腹薄壁結構葉片。一般真空袋壓成型僅限于較小的葉片。
3.2.2 真空灌注工藝
    采用真空灌注工藝制備風力發電轉子葉片時，首先把增強材料鋪覆在涂敷有脫膜劑的模具上，增強材料的外形和鋪層數根據葉片設計確定，在先進的現代化工廠，采用專用的鋪放機進行鋪層，然后用真空輔助浸滲技術注入基體樹脂，真空可以保證樹脂能很好地充滿到增強材料的每一層和模具的每一個角落。
    真空灌注工藝適用于大型葉片的生產和大批量的生產，真空灌注工藝被認為效率高、成本低、質量好．因此被很多生產單位所采用。
3.2.3  拉擠工藝
    在垂直軸風力發電機組中，葉片為魚骨型不變截面，且不需考慮轉子動平衡問題，可采用拉擠工藝生產。用拉擠成型工藝生產復合材料葉片可實現工業化連續生產，產品無需后期修整，質量一致，無需檢測動平衡，成品率95 %，用拉擠成型工藝方法生產復合材料葉片與其他成型工藝方法生產的復合材料葉片相比，成本可降低40%，銷售價格降低50%。拉擠工藝對材料的配方和拉制工藝過程要求非常嚴格，國際上目前只能拉擠出600~700mm寬的葉片，用于千瓦級風力發電機上。我國目前已研制成功用于兆瓦級垂直軸風力發電機的葉片，截面尺寸為1400 x 252mm，壁厚6mm，長度為80~120m,屬于薄壁中空超大型型材。
3.2.4 纏繞工藝
    美國生產的WTS-4型風力機葉片即采用了這種方法，單片葉片長度達39m，重13t，其生產過程是完全自動化的。由計算機控制的纏繞設備非常復雜，它有五種功能，即移動臺架、轉動芯軸、伸縮工作臂、升降桿臂以及變動纏繞角。國外大型風機葉片大多采用復合材料D型主梁或O型主梁與復合材料殼體組合的結構形式。該種結構的大型葉片一般采用分別纏繞成型D型或O型主梁、真空灌注成型殼體．然后靠膠接組合成整體的工藝方法。
3.3 復合材料風機葉片結構設計