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风机叶片

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风机叶片

风机叶片,是风力发电机的核心部件之一,约占风机总成本的15%-20%,它设计的好坏将直接关係到风机的性能以及效益。

基本介绍

  • 中文名:风机叶片
  • 材料:複合材料
  • 结构:薄壳结构
  • 组成:根部、外壳、龙骨

简介

风机叶片,是风力发电机的核心部件之一,约占风机总成本的15%-20%,它设计的好坏将直接关係到风机的性能以及效益。
1888年美国人Charles F. Brush建造了第一台用于发电的风机,其风机叶片採用平板设计,效率较低。1891年丹麦人Poul LaCour在设计风机叶片时,引入了空气动力学概念,从而开创了风机叶片更为科学的设计方法。经过百年来的发展,风机叶片不论从结构、造型,还是製造材料都发生了极大的改变。随着风机单机装机容量的增加,风机叶片的直径也不断上升。据数据统计显示,风机叶片直径每增大6%,风能利用率可增加约12%。现有的2兆瓦风机叶片直径可达80m。然而风机叶片直径的增大也会带来製造方面的困难,同时叶片的运输安装成本也将大大提升。

组成结构

  • 外壳:风机叶片的两个半壳,通常具有较複杂的空气动力学造型。
  • 腹板:又叫内部梁,主要用于支撑叶片外壳,并承担叶片所受到的弯曲载荷,腹板常採用工字梁结构以减轻重量。
  • 梁帽:用于连线腹板和叶片外壳
  • 挡雨环:安装于叶根处,用于防止雨水流入风机
  • 人孔盖:用于连线叶片与风机主轴
  • 避雷系统:由于风机较为高大且处于空旷地带,而雷击也是造成风机损坏的一大原因,因此避雷对于风机非常重要

製造材料

风机叶片对材料要求很高,不仅需要具有较轻的重量,还需要具有较高的强度、抗腐蚀、耐疲劳性能,因此现在的风机厂商广泛採用複合材料製造风机叶片,複合材料占整个风机叶片的比重甚至高达90%。叶片製造材料由最初的亚麻布蒙着木板发展至钢材、铝合金,直至目前的複合材料。现在的风机厂商在製造风机叶片时,叶片外壳常採用玻璃纤维增强树脂,叶尖、叶片主梁则採用强度更高的碳纤维,前缘、后缘以及剪下勒部位常採用夹层结构複合材料(即“三明治夹芯”材料)。

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