大型风力发电机复合材料叶片技术及进展

    2.5　工艺制造
    大型风力机叶片大多采用组装方式制造。在两个阴模上分别成型叶片蒙皮，主梁及其他GRP部件分别在专用模具上成型，然后在主模具上把两个蒙皮、主梁及其它部件胶接组装在一起，合模加压固化后制成整体叶片。胶粘剂是叶片的重要结构材料。它应具有较高的强度和韧性以及良好的操作工艺性，如不坍落、易泵输及室温固化特性等。
    早期国外的叶片成型工艺为手糊工艺，目前已开发出多种较先进的工艺，如预浸料工艺、机械浸渍工艺及真空辅助灌注工艺。真空辅助灌注成型工艺是最近几年发展起来的一种改进的RTM工艺。真空辅助灌注技术是应用薄膜包覆敞口模具，应用真空泵抽真空，借助于铺在结构层表面的高渗透率的介质引导，将树脂注入到结构铺层中。它多用于成型形状复杂的大型厚壁制品，在国外已用于成型大型的GRP叶片。
    我国GRP叶片的制造厂家由于受市场、技术、材料及资金等方面的影响，大多采用湿法手糊工艺，常温固化。工艺相对简单，不需要加温加压装置。但对于大型的兆瓦级风力机叶片，由于叶片体形庞大，最宽处达300cm左右，最高处大于200cm，传统的手糊成型工艺已不适用。况且手糊成型具有生产效率低、劳动强度大、劳动卫生条件差、产品质量不易控制、性能稳定性不高、产品力学性能较低的缺点。真空辅助灌注技术是解决这一难题的一种新的成型工艺。本文通过多次试验摸索，解决了一系列技术问题，如布管方式、真空度控制、树脂选择、层板皱折等，取得了很好的效果。为国内的叶片成型工艺技术水平的提高和今后兆瓦级风力机叶片的产业化奠定了技术基础。
    2.6　产品认证
    风力机及部件的用户自己很难评估机械部件的质量和安全性，须经权威机构检验和认证，如德国GL、丹麦的RISOE、中国船级社等。商业化风力机机组的安全等级评估是认证的最重要的内容，对风力机的结构设计和安全性进行评估，确认是否符合IEC标准或其他相关标准。考虑不同的气象和地理环境，标准将风力机的安全等级按50a一遇的极端风速及年平均风速分类，对一些特殊情况规定了S级。S级风力机组的设计值由设计者确定。                       我国风力机标准委员会组织制订了一系列标准，其中关于大型风力机叶片的标准为“风力机组风轮叶片”。该标准基本上参照了IEC标准与德国劳埃德船级社规范。标准对复合材料叶片的材料选择、制造工艺、结构设计等方面均作出规定。中国船级社组织制订了风力机认证规范。国家标准及认证规范的颁布实施使国内生产厂家可按与国际标准等效的技术要求进行整机及部件的设计、生产与质量控制。
    3　风力机复合材料叶片发展趋势