浅谈风电叶片的特点及制造工艺

风电叶片是风力发电机组的核心部件之一，是将风能转化为电能的关键部件。以下是对风电叶片的特点及制造工艺的详细分析：

一、风电叶片的特点

1.轻质：风电叶片需要具备良好的轻质特性，以降低整个风力发电机组的重量，提高运行效率。

2.高强度：叶片需要承受风力作用下的巨大扭矩和弯矩，因此必须具备高强度特性，以确保在恶劣天气条件下的稳定运行。

3.耐腐蚀：风电叶片长期暴露在户外环境中，需要具备良好的耐腐蚀性能，以延长使用寿命。

4.长寿命：风电叶片的寿命直接影响到风力发电机组的整体寿命和经济性，因此叶片需要具备较长的使用寿命。

5.可回收：随着环保意识的提高，风电叶片的可回收性也成为了一个重要的考虑因素。

二、风电叶片的制造工艺

风电叶片的制造工艺主要包括以下几种：

1.手糊成型工艺：

·过程：将纤维基材铺放于单模内，用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂，常温固化后脱模。

·优点：可用于低成本制造大型、形状复杂制品，不受加热及压力的影响，使用简单的设备和模具即可。

·缺点：产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低，产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高。且伴有大量有害物质和溶剂的释放，有一定的环境污染问题。

2.模压成型工艺：

·过程：将增强材料和树脂置于双瓣模具中，闭合模具，加热加压，然后脱模，进行后固化。

·优点：纤维含量高、孔隙率低、生产周期短、尺寸公差精确、表面处理良好。

·缺点：适用于生产简单的复合材料制品，很难制造包括蒙皮、芯材和梁的叶片等复杂形状部件。

3.预浸料成型工艺：

·过程：使用预浸料（部分固化树脂和增强材料）铺放在单模中，加热固化。

·优点：纤维增强材料排列完好，可以制造低纤维缺陷以及性能优异的部件。

·缺点：成本高，材料通常比普通树脂和增强材料贵5~10倍；且以手工方式铺放，产量低。

4.拉挤成型工艺：

·过程：增强材料通过树脂浸胶槽，固化成型。

·优点：纤维含量高、质量稳定、易于自动化、适合大批量生产、成品率高。

·缺点：不能制造变截面的风机叶片，且大型自动化设备的成本较高。

5.纤维缠绕工艺：

·过程：连续纤维浸入浸胶槽后在机器控制的芯模上进行缠绕。

·优点：能够制造不同尺寸及厚度的部件。

·缺点：在叶片纵向不能进行缠绕，长度方向纤维的缺乏使叶片在高拉伸和弯曲载荷下容易产生问题；且产生的粗糙外表面可能会影响叶片的空气动力学性能；芯模及计算机控制成本很大。

6.树脂传递模塑（RTM）工艺：

·过程：将设计好的干纤维预成型体放到模具中并合模，随后的工艺靠模具和注射系统完成。

·优点：对工人的技术和环境的要求低，可有效地控制产品质量，废品率低于手糊工艺。

·缺点：模具设备非常昂贵；且由于RTM属于闭模工艺，很难预测树脂流动状况，容易产生不合格产品。

7.真空灌注成型工艺：

·过程：将纤维增强材料直接铺放在模具上，在纤维增强材料顶上铺设一层剥离层，剥离层上铺放高渗透介质，然后用真空薄膜包覆及密封。真空泵抽气至负压状态，树脂通过进胶管进入整个体系，固化后剥离脱模布。

·优点：节约时间，机挥发物非常少，改善了劳动条件，减少操作者与有害物质接触，满足环保要求，改善了工作环境；工艺操作简单；可充分消除气泡，降低产品孔隙率，有效控制产品含胶量；产品质量稳定性高、重复性能好；制品表观质量好，相同铺层而厚度薄，强度高。

·缺点：暂未明确。

综上所述，风电叶片的特点和制造工艺是相互关联的。在制造过程中，需要根据叶片的特点选择合适的制造工艺，以确保叶片的质量和性能满足要求。同时，随着技术的不断进步和创新，新的制造工艺和材料也将不断涌现，为风电叶片的制造提供更多的选择和可能性。