复合材料在风机叶片上的应用与展望

     树脂基体的选择也很重要。聚酯树脂价格低廉，成型工艺性好，但性能一般，环氧树脂则刚好相反，性能较优但价格较高且工艺操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之间的乙烯基树脂被一些叶片制造商大量采用。
3.2 复合材料风机叶片的几种制造工艺
3.2.1 空腹薄壁填充泡沫结构合模工艺    这种结构形式的叶片在国内使用极为普遍，它由玻璃钢壳和泡沫芯材组成，它的成型方法比较简单，主要有两种，一种是预发泡沫芯后整体成型，另一种是先成型两个半壳，粘接后再填充泡沫。它的特点是抗失稳和抗局部变形能力较强，成型时采用上下对模、螺栓或液压等机械加压成型，对模具的刚度和强度要求高。这种方法只在小型叶片生产中采用。
大中型叶片宜采用两半壳胶合工艺，采取空腹薄壁结构，成型方式主要有两种，两半壳胶合与真空袋压整体成型。安装在福建平潭的风电站，由比利时政府资助，HMZ公司生产的4台200kW风力机就采用了空腹薄壁结构叶片。一般真空袋压成型仅限于较小的叶片。
3.2.2 真空灌注工艺
    采用真空灌注工艺制备风力发电转子叶片时，首先把增强材料铺覆在涂敷有脱膜剂的模具上，增强材料的外形和铺层数根据叶片设计确定，在先进的现代化工厂，采用专用的铺放机进行铺层，然后用真空辅助浸渗技术注入基体树脂，真空可以保证树脂能很好地充满到增强材料的每一层和模具的每一个角落。
    真空灌注工艺适用于大型叶片的生产和大批量的生产，真空灌注工艺被认为效率高、成本低、质量好．因此被很多生产单位所采用。
3.2.3  拉挤工艺
    在垂直轴风力发电机组中，叶片为鱼骨型不变截面，且不需考虑转子动平衡问题，可采用拉挤工艺生产。用拉挤成型工艺生产复合材料叶片可实现工业化连续生产，产品无需后期修整，质量一致，无需检测动平衡，成品率95 %，用拉挤成型工艺方法生产复合材料叶片与其他成型工艺方法生产的复合材料叶片相比，成本可降低40%，销售价格降低50%。拉挤工艺对材料的配方和拉制工艺过程要求非常严格，国际上目前只能拉挤出600~700mm宽的叶片，用于千瓦级风力发电机上。我国目前已研制成功用于兆瓦级垂直轴风力发电机的叶片，截面尺寸为1400 x 252mm，壁厚6mm，长度为80~120m,属于薄壁中空超大型型材。
3.2.4 缠绕工艺
    美国生产的WTS-4型风力机叶片即采用了这种方法，单片叶片长度达39m，重13t，其生产过程是完全自动化的。由计算机控制的缠绕设备非常复杂，它有五种功能，即移动台架、转动芯轴、伸缩工作臂、升降杆臂以及变动缠绕角。国外大型风机叶片大多采用复合材料D型主梁或O型主梁与复合材料壳体组合的结构形式。该种结构的大型叶片一般采用分别缠绕成型D型或O型主梁、真空灌注成型壳体．然后靠胶接组合成整体的工艺方法。
3.3 复合材料风机叶片结构设计