风力发电机组风轮的叶片材料
风力发电 叶片材料
风力发电叶片材料
风力发电叶片是风力发电机组中最重要的组成部分之一，其主要功能是将风能转化为机械能，驱动发电机转动生成电能。
因此，叶片的材料选择至关重要。
目前，风力发电叶片主要采用的材料有玻璃钢、碳纤维增强塑料（CFRP）、木材和金属等。
其中玻璃钢是最常用的材料，其优点是成本低、耐腐蚀、轻量化等，但其强度和刚度相对较低，限制了风力机组的风能利用效率。
针对这一问题，碳纤维增强塑料逐渐成为了替代品。
碳纤维增强塑料具有极高的强度和刚度、重量轻等优点，但成本较高，因此在风力发电行业中应用比较有限。
此外，木材因其天然、可再生的特性也被一些风力发电企业采用。
木材具有较高的强度和刚度，但需要注意防腐处理以延长使用寿命。
金属材料则由于其成本较高、重量大等缺点而较少应用在风力发电叶片中。
综上所述，风力发电叶片材料的选择应根据具体情况进行综合考虑，以达到最佳的风能利用效率和经济效益。
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第三章风力发电机的类型与结构..
2.7 联轴器
增速器和发电机之间用联轴器连接。
在风力发电机中，常采用刚性联轴器、弹性联 轴器（或万向联轴器）两种方式。
在低速轴端（主轴与齿轮箱低速轴联接处）选
用钢性联轴器，一般多选用涨套式联轴器、柱销式 联轴器等；
在高速轴端（发电机与齿轮箱高速轴联接处）
选用弹性联轴器（或万向联轴器），一般选用轮胎 联轴器，或十字节联轴器。
调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作 用，因此又被称为限速装置。当风速增至停机风速 时，调速装置能使风轮顺桨(风向与风轮旋转平面平 行)停机。
风力机调速装置调速原理
减少风轮迎风面积
• 侧翼装置 • 偏心装置 • 缩小风轮圆形迎风
面积
改变叶片翼型攻角值
• 配重(飞球)与弹簧配 合装置
• 叶片重量与弹簧配 合装置
• 变桨距调速装置
利用空气在风轮圆周 切线方向的阻力
• 阻力翼 • 阻尼板
侧翼及偏心装置调速原理示意图
缩小风轮圆形迎风面积原理图
2.4 发电机
发电机是将由风轮轴传来的机械能转变成电能的 设备。
直流发电机
永磁发电机
同步交流发 电机
异步交流发 电机
2.5 塔架
塔架的功能是支撑位于空中的风力发电系统，塔 架与基础相连接，承受风力发电系统运行引起的各 种载荷，同时传递这些载荷到基础，使整个风力发 电机组能稳定可靠地运行。
单管拉线 式
衍架拉 线式塔
架
塔架的 基本形
式
衍架式 塔架
锥筒式塔 架
微型风力机
小，中型风 力机
中，大小型 风力机
大型风力机
2.6 增速器
由于风轮的转速低而发电机的转速高，为匹 配发电机，要在低速的风轮轴和高速的发电 机轴之间接一个增速器，增速器就是使转速 提高的变速器。增速器的增速比是发电机额 定转速和风轮额定转速比。
风力发电机组的工作原理及主要组成部分
风力发电机组的工作原理及主要组成部分1.风能捕捉：风力发电机组的核心部分是风轮或风叶，它们负责捕捉风能。
当风流通过风轮或风叶时，由于气流的动能和静压力的作用，会导致旋转力矩的产生。
2.动力传输：风能转化为旋转动能后，需要通过轴承和传动系统传输给发电机。
通常情况下，风轮转子和发电机的转子是相互连接的，通过传动系统将转动动能传递给发电机转子。
3.电能转化：传动系统将机械能转化为发电机的转动，进而通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
发电机的转子通过旋转感应电流，再通过电磁感应产生电压，最终输出电能。
1.风轮：风力发电机组的核心部分，用于捕捉风能并转化为机械能。
通常采用多片叶片将风流导向转子，并利用气流的动能产生旋转力矩。
风轮的叶片材料通常采用复合材料或金属材料，以提高其耐久性和轻量化。
2.发电机：发电机负责将机械能转化为电能。
通常采用异步发电机或同步发电机来生成电能。
发电机的转子和风轮的转子相互连接，通过传动系统将旋转动能传递给发电机转子，产生电能输出。
3.传动系统：传动系统用于将风轮的旋转动能传递给发电机的转子。
传动系统通常由齿轮箱、轴承等组成。
齿轮箱用于调节风轮旋转速度，使其适应发电机的工作条件。
轴承则用于支撑风轮和发电机的转子。
4.控制系统：控制系统负责监测风力发电机组的工作状态，并控制风轮的转速和发电机的输出电压。
通过控制系统，可以使风力发电机组根据实际的风速和电网需求进行工作调节。
总结起来，风力发电机组通过捕捉风能、运用传动系统将机械能传递给发电机，并最终通过电磁感应将机械能转化为电能。
风力发电机组的主要部件包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。
通过这些部件的协调工作，可以将风能高效地转化为电能，实现清洁能源的利用。
标准-风机叶片
下列标准所包含的条文， 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 1447— 1983 GB/T 1449— 1983 GB/T 1463— 1988
GB/T 2576— 1989
GB/T 2577— 1989 GB 9969.1— 1998
ICS 65.060.99 F11
JB/T 10194－ 2000
Rotor blades of wind turbine
风力发电机组风轮叶片
2000-04-24 发布 2000-10-01 实施
会打字、5分钟快速自助建网站易启建站网免费提供建站平台，商业网站1年仅60元
中华人民共和国机械行业标准
风力发电机组风轮叶片
Rotor blades of wind turbine
本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：中国航空工业总公司保定螺旋桨制造厂、上海玻璃钢研究所。 本标准主要起草人：田野、石海增、鲁金华、田卫国、陈余岳。
II
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JB/T 10194－ 2000
目
次
前
言 ·················································································································································································································II
风力发电机组风轮的主要部件介绍
风力发电机组风轮的主要部件介绍风轮是获取风中能量的关键部件，由叶片、轮毂、变桨系统组成。
1、叶片叶片具有空气动力外形，在气流作用下产生转矩驱动风轮转动，并通过轮毂将扭矩输入到传动系统。
风轮按叶片数量可以分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片几种，其中三叶片风轮由于稳定性好，在并网型风力发电机组上得到广泛的应用。
（1）叶片的结构类型①实心木制叶片采用优质木材加工而成，由于木材吸收水分容易变形，需在其表面再覆上一层玻璃钢。
①金属材料叶片由管梁、金属肋条和蒙皮组成。
金属蒙皮做成气动外形，用钢钉和环氧树脂将蒙皮、肋条和管梁粘接在一起。
①玻璃钢叶片由梁和具有气动外形的玻璃钢蒙皮做成，玻璃钢蒙皮较厚，具有一定的强度。
同时，可以在玻璃钢蒙皮内填充泡沫，以增加强度。
目前，并网型风力发电机组大多采用玻璃钢叶片。
玻璃钢叶片具有重量轻、容易成形、耐腐蚀、疲劳强度好、易于修补等优点。
玻璃钢结构的梁作为叶片的主要承载部件，梁常有矩形、I形和C形等形式。
常用的玻璃钢结构叶片如下图所示。
▲玻璃钢结构叶片a）矩形梁结构叶片b）I形梁结构叶片c）C形梁结构叶片（2）叶根连接结构型式叶片通过叶根用螺栓与轮毂连接，叶根的结构有螺纹件预埋式、钻孔组装式和法兰预埋式等结构。
①螺纹件预埋式在叶片成形过程中，直接将经过特殊表面处理的螺纹件预埋在玻璃钢中。
这种结构形式连接最为可靠，避免了对玻璃钢结构层的加工损伤，唯一要求是每个螺纹件的定位必须准确。
其结构型式如下图所示。
▲螺纹件预埋式叶根连接①钻孔组装式叶片成形后，用专用钻床和工装在叶根部位钻孔，将螺纹件装入，如下图所示。
这种方式要在叶片根部的玻璃钢结构层上加工出几十个φ80mm以上的孔，损伤了玻璃钢的结构整体性，降低了叶片根部的结构强度。
而且螺纹件的垂直度不易保证，容易给现场组装带来困难。
▲钻孔组装式叶根连接①法兰预埋式将预先加工并经过钻孔、攻螺纹的铝制或不锈钢制法兰预埋到玻璃钢结构层中，如下图所示。
风力发电机组叶片材料综述
茅靖峰1 倪红军1
联系人：吴国庆。 作者简介：陈亚君(1987一)，女。在读硕士，主要研究方向为垂直轴风力发电机。 基金项目：江苏省专项引导资金项目(BE2008074)；江苏省科技支撑计划项目(BE2009090)；南通大学研究生科技创新计划项目(YKC09011) 展趋势[6]，质量也随之不断增大，对叶片材料的要求也越来越 随着风力发电机功率的不断提高，风机叶片呈大型化发 2主流叶片材料 性能不佳[s]。因此，这类叶片也没有得到广泛地使用。 能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片，而且铝合金叶片的抗疲劳 计要求的扭曲进行扭曲加工，但关键技术问题尚未有突破，不 工艺便可制成等弦长叶片，工艺简单，可连续生产，又可按设 铝合金密度较低，常用于制造等弦长叶片，通过挤压成型 加工成扭曲形状，慢慢被其它材料替代。 料L4j。但是由于它的密度较大，抗疲劳性能差，易腐蚀，难以 按照翼型的形状来成形，曾经被认为是风力机叶片的首选材 合金钢因为其价格低廉，易加工成细长的形状，并且可以 它材料代替。 片L3j。随着其它叶片材料的探索及发展，木质叶片逐渐被其 其不易做成扭曲型，大、中型风力发电机中很少用木制叶 木制叶片曾应用于近代的微、小型风力发电机中，但由于 到大范围的使用。 要南木材、钢材或铝材制成，这些材料都由于种种原因没有得 由于技术发展的局限性，20世纪70年代的风力机叶片主 1传统的叶片材料 来高性能、高性价比叶片材料的应用奠定基础。 片材料的应用，目的在于探索风机叶片材料的发展趋势，为未 片材料的探索应用经历了漫长的时期。本文通过分析各类叶 材料来源广泛、价格低廉等优点。人们对高性能、低成本的叶 电成本起着重要的作用。作为风力机叶片材料，必须具有原 因此，叶片的设计和选材对提高叶片的综合性能、降低发 着重要的作用，其成本占了风机设备的20％～30％[2]。 重要因素，它的设计与选材对风力发电装置的性能与功率起 发电装置最关键最核心的部件，是保证机组正常稳定运行的 置，它包括风力机和风力发电机两大部分[1]。叶片作为风力 风力发电机组是一种将风能转换为电能的能量转换装 国风能发电增长了39％，欧洲风能发电增长了23％。 15万MW的目标。2009年印度风能发电增加了1270MW，美 发电能力的1／3，预计在2020年前就能达到超过风能发电量 风能发电增长了31％。中国风能发电电量翻倍，占世界风能 resonanetic 发电装机容量达到3．75万兆W，相当于23台EPR(electron 风能协会和全球风能协会发布的数据显示，2009年全球风能 发电已成为世界各国密切关注的对象。2010年2月3日欧洲 由于全球气候变暖以及石化能源资源的急剧减少，利用风能 风能是一种可再生的清洁能源，它蕴量巨大，分布广泛。 turbine，blade，composite wind words Key material epoxy reinforced carbon used widespread replace gradually will for resin vinyl reinforced performance，carbon good and technology cost-effective high had occurred，by fans large-scale as materials．Described blade fan use materials，outlines composite composites，carbon fiber glass of use principal current blades，and blades，aluminum blades，steel wooden the introducing By Abstract 226300) Co．，Ltd．，Nantong Iron 2．Ductile 226019； University，Nantong Engineering，Nantong Mechanical of (1．College Lixin2 Chen Jingfen91 Mao Yan91 Cao Hongjunl Ni Guoqin91 Wu Yajunl Chen material blade fan of Research 关键词风力机，叶片，复合材料 优点，将逐步取代目前普遍采用的碳纤维增强环氧树脂材料。 了风机叶片材料的研究及使用情况。阐述了随着风机的大型化，碳纤维增强乙烯基树脂因具有性价比高、工艺性能好等 摘要介绍了木质叶片、合金钢叶片、铝合金叶片，以及目前主要使用的玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料，概述 2．通州市四安镇球墨铸铁有限公司，南通226300) (1．南通大学机械工程学院，南通226019； 陈立新2 曹阳1 吴国庆¨ 陈亚君1 ·37· No．9 V01．38 MATERIALS CHEMICAL NEW 化工新型材料 2010年9月 第38卷第9期
风力发电叶片材料
风力发电叶片材料
风力发电叶片是风力发电机的重要部件之一，它们由一种特殊的材料制成，以捕捉风的能量并将其转化为电能。
这种材料是由一种高强度的纤维增强复合材料制成，这些纤维可以是碳纤维、玻璃纤维或者其他强度高且耐候性强的纤维材料。
这些纤维与一种弹性聚合物基质相结合，形成一个坚固且具有一定弹性的叶片结构。
这种材料具有多种优点，例如高强度、低重量和优异的抗风性能。
由于叶片需要长时间暴露在恶劣的环境条件下，这种材料还具有优异的耐候性和耐腐蚀性能。
为了提高叶片的效率，工程师们通常会对叶片表面进行特殊处理，以减少空气摩擦和阻力。
这些处理可以是表面涂层、纹理加工或者其他技术手段，可以有效地提高叶片的气动性能。
风力发电叶片的制作过程包括多道工序，例如纤维预浸料的制备、预制叶片的制作和后续的除气、硬化和整形等工序。
这些工艺都需要精密的操作和控制，以确保叶片的质量和性能符合设计要求。
风力发电叶片的材料是一种特殊的纤维增强复合材料，具有高强度、低重量和优异的抗风性能。
这种材料经过特殊处理，并通过一系列精密的工艺加工，才能成为高效的风力发电叶片。
复合材料在风机叶片中的应用及能力认可现状
摘要本文简述了风机叶片用复合材料中不同纤维增强复合材料的优缺点，以及未来增强体和基体应用的发展趋势，同时总结了CNAS认可的风机叶片以及叶片中材料性能检测的认可现状。
认为碳纤维和玻璃纤维的混杂纤维、高性能纤维等增强体，以及聚氨酯树脂、热塑性树脂或可回收树脂等基体是未来风机叶片用复合材料的研究方向；同时通过总结分析风机叶片检测实验室在认可过程中的常见问题，为后续相关实验室认可提供了关注点。
风能是可再生的清洁能源，风力发电作为一种优质的发电方式，能够有效改善电力行业对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，对于生态环境保护和适应时代发展具有重要的意义。
风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
根据国家能源局的统计数据显示，截止到2023年7月底我国风电装机容量约3.9亿kW，同比增长14.3%。
随着风机单机容量的不断扩大，风机叶片的长度也要求不断增加。
风力机叶片作为风能发电机中的核心部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常运行的重要因素。
叶片在工作中要承受多种外部环境的影响，因此要求叶片材质具有良好的强度、刚度和韧性以及抗风沙、抗冲击、耐腐蚀等性能。
目前，纤维增强复合材料在风力机叶片上得到了广泛的应用，其质量轻、强度高、耐久性好，已成为大型风力发电机叶片的首选材料。
1玻璃钢复合材料玻璃纤维增强热固性树脂复合材料，俗称玻璃钢，是一种以玻璃纤维或其制品为增强体，以热固性树脂为基体，并通过一定的成型工艺复合成的材料。
玻璃钢具有成本低、强度高、重量轻、耐腐蚀、易加工等特点，被广泛应用于风力发电机叶片的制造。
常见的玻璃纤维分为E型和S型，E型玻璃纤维也称无碱玻璃纤维，是一种硼硅酸盐玻璃，因其良好的电气绝缘性和机械性能，被大量用于生产玻璃钢。
S型玻璃纤维是一种特制的抗拉强度极高的硅酸铝-镁玻璃纤维，它的模量比E型玻璃纤维材料高出了18%；它的纤维拉伸强度为4600MPa，比E型玻璃纤维的3450MPa 增加了33%。