风电叶片制造技术.pdfVIP

  风机叶片制造技术不断提升   风机叶片是体现风能技术进步的关键风力机组部件，风机叶片产业是伴随着风电产业及风电 设备产业的发展而迅速蹿升的。随着国内企业和科研院所的共同努力，中国风机叶片产业的供给 能力迅速提升。截至 2008 年，中国境内的风电机组叶片厂商共有 40 余家。其中，已经进入批量 生产阶段的公司有 14 家。2008 年，已投入批量生产的叶片公司生产能力为 460 万千瓦。预计到 2010 年，这些叶片公司全部进入批量生产阶段后，综合生产能力将达到 900 万千瓦。     复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动力部件，直接影响着整个系统的性能，要求其具 有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性，匹配合理的价格。因此，叶片的设计和制造质量水 平十分重要，被视为风力发电机系统的关键技术和技术水平代表。     风电叶片是一种高性能的复合材料产品，制造条件要求高，温度要求 16℃~25 ℃，空气湿度 要求低于 70% 。传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于手 工操作、开模成型（成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作环境中）、生产效率低，树脂固 化程度（树脂的化学反应程度）往往偏低，适合产品批量较小、质量均匀性要求较低的复合材料 制品的生产。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是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。 特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要粘接等二次加工，粘接工艺需要粘 接平台或型架，以确保粘接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。手糊工艺制造的风力发电机叶 片在使用过程中，往往由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等，引 发裂纹、断裂和叶片变形等问题。此外，手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放，有 一定的环境污染问题。     真空灌注工艺适宜大型风机叶片批量生产。主要原理为先在模腔中铺放好按性能和结构要求 设计好的增强材料预成型体，采用注射设备将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔，模具具有 周边密封和紧固以及注射及排气系统，以保证树脂流动顺畅，并排出模腔中的全部气体和彻底浸 润纤维，并且模具有加热系统，可进行加热固化而成型复合材料构件，属于半机械化的复合材料 成型工艺。工人只需将设计好的干纤维预成型体放到模具中合模，随后的工艺则完全靠模具和注 射系统来完成和保障，没有任何树脂的暴露，因而对工人的技术和环境的要求远远低于手糊工艺， 并可有效地控制产品质量。与手糊工艺相比，真空灌注工艺不但节约了粘接工艺的各种工装设备， 而且节约了工作时间，提高了生产效率，降低了生产成本。同时由于采用了低粘度树脂浸润纤维 以及采用加温固化工艺，大大提高了复合材料质量和生产效率。中材科技、中复连众、中航惠腾， 棱光实业、东方电气等国内大型叶片制造商均已采用真空灌注工艺。     风机叶片产业发展日臻成熟   叶片是风机设备的核心部件，从零部件价值量的角度来看，叶片的价值量最大，造价约占整 个设备的 25 ％。同时，风机叶片产业是风电机组部件中确定性较高、市场容量较大、盈利模式清 晰的复合材料行业。     目前，丹麦的 LMlasfiber 公司是全球领先的风机叶片生产商，全球市场占有率达到 45% 。由 于风机叶片的技术含量与进入门槛较高，国内目前具备叶片规模生产能力的企业并不多。主要有 中材科技、中复连众、中航惠腾，棱光实业。国际知名的叶片制造商丹麦艾尔姆(LM)公司、维斯 塔斯(Vestas)公司、西班牙歌美飒(Gamesa)公司和印度苏司兰(Suzlon)公司，已在天津独资设厂生产 风电叶片。     国内目前已经超过 40 家叶片制造商。这其中的大部分企业由于本身没有独特的技术优势，注 定要被边缘化，甚至淘汰。根据国内几家企业的规划和目前的扩产进展，包括中材科技、中复连 众、中航惠腾均有 1000 套规模的扩产计划，棱光实业今年产能将达到 550 套，2010 年将继续提 高，这 4 家企业的预计规模将接近 4000 套。目前对市场规模预测的变数在于外资叶片厂，外资叶 片制造商生产规模已超过国内企业，根据其扩产规划，达产后生产规模将接近 2000 套，加上 4 家国内大厂的产能规划，已经可以满足市场需求，更何况还有零零散散的诸多小厂。随着供需紧 张形势的缓解，行业竞争逐渐激烈。叶片行业将经历从纷乱到寡头、从短缺到均衡、从暴利到薄 利的过程，市场将形成少数几个 1000 套以上规模的寡