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叶片泡沫芯材应用发展趋势与选择——魏泰/风电设备检验部副部长

2017-04-24 浏览数:1689

  各位风电的专家领导们,大家下午好!我今天演讲的题目是叶片泡沫芯材应用发展的趋势与选择。我主要通过五个方面把

  各位风电的专家领导们,大家下午好!我今天演讲的题目是叶片泡沫芯材应用发展的趋势与选择。我主要通过五个方面把这个简单的进行一下介绍。首先请允许我花一点时间对我们单位做一个简单的介绍。
  国家风电设备质检中心是2010年由国家质监局立项皮肤同意由甘肃省特种设备检验检测研究院基础上建设筹建,得到了大力的支持。2015年4月份我们获得了CNAS的实验室认证证书,一共获得了检验检测项目一共是253项,其中实验室认可项目是204项,检验机构认可项目是49项。同年的5月份行获得了国家任检委下发的实验室认可证书以及质量认证证书。
  2015年10月,国家质监局委派专家组对国家风电设备质量监督检验中心进行了行政能力的验收,验收的时候也获得了一些专家的好评,最后正式的通过了验收。到年底的时候,质检局正式下文同意我们成立。我们这个中心后面应该说是有一个括号甘肃,当时为啥有甘肃?是在2010年国家质检局同时批示三家中心,一家是在江苏盐城,一家在湖南湘潭,一家就是我们,这三家里面应该说我们是第一个建成的。然后开始做一些检验检测的工作。在检测的过程中我们与国际知名的检测机构建立了关系,得到了他们的大力帮助。
  我们现在一共有56人,高级工程师3人,高工5人,还有一些工程师、硕士研究生等等,同时我们也引进了一些学术带头人,是甘肃省电科院风能研究所的所长,同时聘请了材料检验、污损检验、叶片检验、电气性能检验技术专家4人,同时和一些高校也开展了一些科研项目相关领域的研究,申请了一些课题和项目。
  国家风电设备质检中心一共分为3部分,它的总部技术研发部位于甘肃省兰州市,一些检测的实验室位于酒泉市,就是我们这里看到的酒泉实验室,酒泉实验室里面一共分了8个专业性的检测室。分为金属材料检测实验室,复合材料检测实验室,污损检测实验室,油品检测实验室,叶片检测实验室,风力发电机组综合性能检测实验室,塔架检测市,在役风力发电机组检测室。我们还计划筹建一个实验分场,在甘肃酒泉的关究县(音)。
  这是我今天介绍的与演讲有关的3个实验室,一个是复合材料实验室,主要是针对各类纤维做一些检测项目,一共申请了10个检测小项。最后我们从市场上调研到不管是玻璃纤维需要做这些检测工作,同时这些泡沫型材也需要做检测工作。我今天讲到的检测数据,做的实验内容都是从这个实验室做的。然后有污损检测实验室,原来主要是针对风电传统筹建的实验室,最后我们也就是通过ERP通过引用污损检测的手段也在做相关的工作。下面是叶片检测实验室,我们建立落一个3兆瓦风电叶片全自动实验平台。这是我们实验室的一个简单情况。
  下面我们主要说一下泡沫芯材的种类及其特性。现在市面上可能用的最多的就是PVC以及PET,这是我们所了解的。之后我们又了解到一种新的材料叫HPE,还有SAN还有PMI,这下面这两种材料主要是用在航空和航天领域比较多,我们常用的就是PVC还有PET,HPE也是从去年到今年逐步的有所应用,这是我们所了解到的一些情况。
  我们主要是针对上面这三种材料做了一些实验,这三种材料做实验当然它的实验项目也是比较多的。比如说一些力学性能、物理性能,环境上的一些测试,我们主要是针对它的力学性能进行测试,得出数据并且做了一些比较。
  主要是针对这7项,压缩对比测试、拉伸对比测试、剪切对比测试、四点弯曲对比测试、剥离对比测试、吸胶对比测试、稳定性。
  HPE、PVC和PET这三种材料,前面这一组主要是在室温下进行测试,后面是加热到120度之后稳定两小时开始测试。测试之后HPE压缩模量相对PET低一些但是比PVC高很多。但是横向发现HPE对环境适应性比较稳定,在加热到120度然后保持2小时之后,它的弹性模量就是压缩模量变化量不大,只相差了5兆帕左右,但是PVC可能相差比较大。
  然后我们做了拉伸测试对比,第一列就是它的承受最大拉力,然后拉伸强度,还有拉伸模量。这里面得出的数据就是HPE拉伸模量是最大多。
  然后做了剪切测试对比,大家看一下这个数据,我就不详细多了,其实这三种材料剪切模量相差不是很大,PET稍微高一些。然后再做了四点弯曲实验,四点弯曲实验得到它的剪切应力以及弯曲应力,弯曲应力上面HPE是最高的。
  然后做了剥离测试对比,这三个项目做的第一个数据是它的平均剥离率,第二个数据是平均最大剥离强度,第三个应该是最大的剥离率,第四点是最大的剥离强度。这里面就是PVC的数据是最低的,它的值越小越容易剥离。PET的质量相对高一些。
  吸胶测试对比,在目前来说吸胶测试对比也没有找到所对应的国家标准以及一些ISO也没有相应的标准,这个主要是根据在生产过程中的一些实际的状况,然后设计了一些测试。我们做了三类样品,一种是平板,然后壳体和腹板,从这个里面看HPE的吸胶样品是最少的,从不同的方面来看它的吸胶量是最小的。从测试稳定性来对比,测试稳定性我们主要是针对不同的材料做了一共5组试样,然后密度1是在室温之下测出的,测一下它的长宽高以及它的体积和质量,然后测算出它的密度。这个密度还是按照刚才的实验条件加热120度保持2小时之后,在室温下测试它的体积还有它的质量,再计算它的密度。经过这个比较发现HPE的变化率是最小的,说明它的稳定性还是比较好的,不受温度的变化影响。
  应用发展趋势与新的选择。这个里面我就是把HPE和PET这两种材料进行了一下比较,叶片大型化,现在叶片尺寸已经达到80多米,它的性能就要求更高,要求材料更加能有耐疲劳,HPE的疲劳性能明显优于其他的复合材料。供应情况PET已经批量生产了。从价格上面来说HPE比PET稍微少一些,这种材料据我们了解也是通过了欧盟的环境认证。
  第四项是典型选型介绍。这里面的内容为什么要写在这儿,是因为我们前期在做实验的时候了解到这个新材料,这个新材料是浙江联洋他们在生产,我们做的实验是他帮我们提供的,给予了我们的大力支持,所以在这方面我就把他们这些写在这里面相关的可以跟他们公司多了解。AFH具有IPN互穿聚合物网络结构,良好的延展性,适用于抗疲劳性能要求高的各个领域。
  HPE这个材料我们当时在酒泉周边的一些生产印制泡沫的几家厂家,我们随地找了几个实验,然后互相做了一项实验进行一项对比,对比结果HPE的结果还是优于他们这些材料的数据,我也就不多说了。
  典型材料HPE芯材技术已经取得了GL的认证,2016年在中材科技56.8米叶片完成静载实验、疲劳试验验证。2016年在中材材料56.8米叶片上完成3套叶片的生产验证。2017年在金风科技GW2.0-115机组进行现场阳机验证程序。
  我们中心是国家级的一个第三方的检验检测机构,区位优势就是说我们位于西北,西北风电现在发展的也比较快,装机量应该说是最高的了,当时筹建的时候考虑到路上风机,就把我们的实验室既然在酒泉,然后集群优势。科研优势、检验优势、合作优势、人才优势。简单来说我们这个单位是在甘肃省特晋院的及上筹建起来的,现在我们准备做风电方面的检验检测工作。人才优势前面也提到了,希望跟各位风电行业的领导们多多合作,我们地处析屙,建成这样一个实验室确实是不容易,也是经历了很都坎坷和磨难,希望大家能给予多多支持,谢谢大家!(根据速记发出,如有错误请谅解!)

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