風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片材料的使用方向

　　目前商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電所用的電機(jī)容量一般為1.5～ 2.0 MW，與之配套的復(fù)合材料葉片長度為30～ 40米。現(xiàn)今世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量為5 MW，旋轉(zhuǎn)直徑可達(dá)126米。這是材料、結(jié)構(gòu)和工藝三者完美結(jié)合的成功地體現(xiàn)。
　　在風(fēng)力發(fā)電的初期階段，由于發(fā)電機(jī)的功率較小，需要的復(fù)合材料葉片尺寸也比較小，葉片質(zhì)量分布的均勻性對(duì)發(fā)電機(jī)和塔座的影響不十分顯現(xiàn)；而且，當(dāng)時(shí)人們對(duì)開模成型工藝時(shí)苯乙烯揮發(fā)給大氣環(huán)境造成的污染，對(duì)操作人員造成的身體危害并未引起足夠的認(rèn)識(shí)。因此，最初的小型復(fù)合材料葉片制造基本采用簡單易行的手糊成型工藝。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的不斷提高，安裝發(fā)電機(jī)的塔座和捕捉風(fēng)能的復(fù)合材料葉片做的越來越大。
　　為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，要求葉片的質(zhì)量輕，而且也要求葉片的質(zhì)量分布均勻、外形尺寸準(zhǔn)確。葉片的制造模具是保證以上要求的基礎(chǔ)。大型葉片的外形尺寸與其模具制造有著極其密切的關(guān)系。為了保證復(fù)合材料葉片外形和尺寸精度，葉片長度越長，對(duì)模具剛度和強(qiáng)度的要求就越高，模具的重量和成本也會(huì)大幅度地提高。為了降低模具成本，減輕模具重量，大型葉片的模具制造也發(fā)生了很大的變化，由金屬模具向復(fù)合材料模具轉(zhuǎn)變。另外，模具制造的材料與葉片采用了相同的材料，模具材料的熱膨脹系數(shù)與葉片材料基本相同，制造出的葉片的精度和尺寸得到了保證。
　　另外，生產(chǎn)工藝也發(fā)生了質(zhì)的變化。由最初的手糊成型向著濕法鋪放工藝的轉(zhuǎn)變，逐漸過渡到國內(nèi)現(xiàn)在廣泛使用的增強(qiáng)材料的現(xiàn)場(chǎng)浸漬和預(yù)先浸漬。現(xiàn)在國際上最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝是所說的干法成型（也稱為閉模成型），即按照設(shè)計(jì)鋪層進(jìn)行層鋪，然后密封型腔，進(jìn)行抽真空注射成型。真空注射成型不僅樹脂含量容易控制，還保證了復(fù)合材料葉片的質(zhì)量均勻分布，而且增強(qiáng)材料鋪設(shè)準(zhǔn)確，基體樹脂在真空壓力的作用下，可以更完全的浸漬增強(qiáng)材料，能有效地發(fā)揮增強(qiáng)材料的性能，提高復(fù)合材料的承載能力。
　　增強(qiáng)材料在大型葉片的制造中也發(fā)生了大的變化，由傳統(tǒng)的玻璃纖維機(jī)織物做骨架，改由用多軸向經(jīng)編織物。多軸向經(jīng)編織物因?yàn)闆]有了織造過程中的纖維彎曲變形，具有很好的強(qiáng)度保持率，同樣的纖維含量可以得到更高的強(qiáng)度。可以大大減輕重量，有較低的生產(chǎn)成本、較高的生產(chǎn)效率。
　　通常使用的多軸向經(jīng)編織物為-45 °、90 °、+45°和 0°，可以按用途任意變化，使得材料具有一定的各向異性，即材料只在受力點(diǎn)和受力方向上得到增強(qiáng)。多軸向織物是一種多層織物。纖維鋪設(shè)在面內(nèi)不同方向以及沿厚度方向，形成由纖維束構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)。
    多軸向經(jīng)編織物的特點(diǎn)在于整體性能好、設(shè)計(jì)靈活、拉伸性能和抗撕裂性能好，特別是沿厚度方向紗線的增強(qiáng)，大大提高了層間性能，克服了傳統(tǒng)層合板層間性能差的弱點(diǎn)。織物面內(nèi)任意方向上的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量可以通過縫編紗形成面內(nèi)拉伸各向同性或各向異性。