Wybór materiałów wiatr turbiny ostrzem
Ostrza są ważnym elementem turbin wiatrowych. Przekazuje energii wiatrowej do wirnika generatora, powodując, że do obracania i wyciąć magnetyczne linie sił do generowania energii elektrycznej. Aby zapewnić długoterminowe, bezpieczne działanie w niezwykle trudnych warunkach w polu, są wymagania dotyczące materiałów ostrza: 1 o niskiej gęstości i optymalną zmęczenie, wytrzymałość i właściwości mechaniczne, odporne na ekstremalne warunki i obciążenia losowe (takich jak burze ) Test (itp.) zapewnia bezpieczne działanie więcej niż 20 lat; 2 koszt (dokładnie podany jako koszty przeznaczone na każdy kilowat) jest niska; 3 elastyczność ostrze, bezwładności, obrót i charakterystyczne częstotliwości drgań są normalne i są przekazywane do całego obciążenia stabilności systemu zasilania jest dobry; 4 odporność na korozję, światło ultrafioletowe (UV) i odporność na uderzenie pioruna są dobre; 5 koszt utrzymania jest niski.
FRP mogą w pełni spełniają powyższe wymagania i jest najlepszy wiatr turbina ostrze.
1.1GFRP
Większość dużych komercyjnych łopatki obecnie produkowane są wykonane z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (GRP). Charakterystyka GRP ostrza są:
1 według do charakterystyki siły wentylatora ostrza, wytrzymałość i sztywność łopatek wentylatora są głównie siła wzdłużna, który jest, aerodynamiczne gięcia i siły odśrodkowej. Aerodynamiczne obciążenie gięcia jest znacznie większy niż siły odśrodkowej, i naprężenia generowane przez ścinanie i skręcanie nie jest duży. Za pomocą teorii życie zdominowane przez włókna szklanego (GF), główne GF mogą być umieszczone w kierunku wzdłużnym tarczy, tak, aby ostrze może być jaśniejszy.
2 płata łatwe do kształtu, można osiągnąć maksymalną wydajność aerodynamiczna, aby osiągnąć najlepszy efekt aerodynamiczne, za pomocą złożonych aerodynamiczny kształt ostrza, projektowanie różnych akordów długość, grubość, kąt skręcenia i płata o różnych promieni koło wiatraka, takich jak metalowe produkcji jest bardzo trudne. W tym samym czasie wodoszczelne ostrza mogą być masowo produkowane.
3 Użyj czasu jest do 20 lat, może wytrzymać więcej niż 108 zmęczenie zmiennego obciążenia GRP ma wyższą wytrzymałość zmęczeniową, wycięcie niska czułość, duże tłumienie wewnętrznych i dobrej wydajności sejsmicznych.
4 odporność na korozję dobry bo GRP ma kwas, alkalicznych i odporność na parę wodną, wentylator, które mogą być instalowane na zewnątrz. Zwłaszcza dla farm wiatrowych, które opracowano w ostatnich latach można zainstalować turbin wiatrowych na morzu, tak, że turbiny wiatrowe i ich ostrza doświadczenie badania różnych klimatów.
W celu poprawy wydajności GRP, GF również mogą być modyfikowane przez obróbki powierzchniowej, zmiany rozmiaru i powlekania. Badania w USA wykazały, że korzystanie z częstotliwości radiowych osadzanie plazmowe do herbu E-GF, jej odporność na rozciąganie i zmęczenie może osiągnąć poziom włókna węglowego (CF).
Charakterystyczne GRP życie jest, że może wytrzymać wysokie naprężenia rozciągającego w kierunku GF, a życie w innych kierunkach jest stosunkowo niewielka.
Ostrze składa się skóry i drogowe. Wbudowano skóry, środkowa warstwa jest sztywna pianka lub drewna Balsa i górnej i dolnej warstwy są wodoszczelne. Górna warstwa składa się z jednokierunkowy warstwy i warstwy ±45 °. Jednokierunkowy warstwy mogą być układane z tkaniny jednokierunkowy lub jednokierunkowy GF, ogólnie z 7 lub 4GF szmatką, aby wytrzymać naprężenie osiowe generowane przez siłę odśrodkową i pneumatyczne moment zginający; w celu uproszczenia procesu formowania, ±45 ° GF warstwy mogą być pominięte. Tkaniny 1:1GF jest używane, które są określone w kierunku osiowym wytrzymać naprężenia ścinające powodowane głównie przez moment obrotowy i ogólnie są układane na zewnętrznej warstwie jednokierunkowy. Forma konstrukcji belki mogą być Solidna konstrukcja aluminium lub warstwowej budowie. Jednak stawów, skóry i drogowe, oznacza to, że WPR spar, musi być Solidna konstrukcja aluminium. Dlatego część belki współdziała ze skórą i stres jest duża i należy zapewnić wytrzymałość i sztywność skóry.
1.2CFRP
Z poprawy technologii projektowania ostrze turbin wiatrowych elektrowni wiatrowej rozwija się w kierunku wysokiej mocy i długości ostrza. Wzrost długości ostrze ma tendencję do zwiększenia jakości ostrza. Statystyki na długość ostrza od 10 do 60 m wskazują, że wzrost masy ostrze przez moduł długości. Lekka waga tarczy ma ważny wpływ na działanie, zmęczenie wyjście życia i energii. Jak ostrze generuje zmiennego obciążenia ze względu na jej wagę, blade, sam i jednostki są zmęczeni. Redukcja wagi ostrze może pogorszyć jakość konstrukcji piasty, gondoli, wieży i tym podobne.
Dla dużych ostrza sztywność jest poważnym problemem. W celu zapewnienia, że Wskazówka tarczy nie dotykać wieży wiatru ekstremalnych obciążeniach, ostrze musi mieć wystarczającą sztywność. Aby zmniejszyć jakość ostrza i spełniają wymagania wytrzymałości i sztywności, skuteczną metodą jest skorzystanie z włókna węglowego włóknami węglowymi (CFRP). Na rozciąganie moduł CFRP jest 2 do 3 razy, że GRP. Dużymi łopatkami z CF zbrojenia można wykorzystać ich wysoką elastyczność i światło waga. Według analizy, CF/GRP hybrydowy enhancement program może zmniejszyć ciężar liści przez 20% ~ 40%. Zgodnie z planem badania, finansowane przez spółkę Europejską we dodanie CF ¢ 120 m tarczy wirnika można skutecznie zmniejszyć ogólną jakość 38% i również zmniejszyć koszt projektu o 14% w porównaniu z GF. Innej podobnej analizy badania również zwrócił uwagę, że jakość wentylatora ostrze wykonane przez dodanie CF zmniejsza się o około 32% w porównaniu z GF.
Obecnie na świecie największym CF/GRP hybrydowy wentylatora ostrze jest ostrze o długości 56m dla 5MW energetyki wiatrowej offshore, opracowany przez Nodex. Nodex opracowała również łopatki wentylatora CF/GRP 43m (9.6t) dla 2.5MW lądowe jednostki. ENERCON GmbH opracowała CFRP ostrza do użytku w 4,5 MW turbin wiatrowych. Czy CF została rozszerzona o dużymi łopatkami jest nadal kontrowersyjny. Niektórzy uważają, że wprowadzenie technologii CF w branży energii wiatrowej jest "szczególny" i kosztowne i należy unikać, jeśli to możliwe. Jednak wielu inżynierów strukturalnych są przekonani, że reguły skali naturalnej pokazuje, że jako Długość ostrza zwiększa masy szybciej niż ekstrakcji energii zwiększa. W związku z tym stosowanie włókien hybrydowy CF lub CF/GF jest konieczne pominięcie wzrost masy. W tym samym czasie w celu zmniejszenia kosztów energii wiatrowej, jest również niezbędne do opracowania dłużej ostrza z wystarczającą sztywność.
Możliwość korzystania z CFRP w dużych ilościach na łopatki wentylatora zależy od ceny por. Chociaż wydajność CFRP jest znacznie lepsza niż aluminium i tarczy lub na całą turbinę jest najbardziej lekka, Cena również jest najdroższe. Nawet jeśli CF cena spadnie do $11 Kg, Cena ostrze, przygotowane z CFRP nadal jest zbyt wysoka. W związku z tym możemy teraz studiuje na głębokości od surowców, proces technologiczny, kontroli jakości, itp., w celu zmniejszenia kosztów CFRP.
Ogólnie rzecz biorąc mniejsze typu blade (np. 22 m długości) składa się z dużej ilości tanie E-GRP i matrycy z żywicy składa się głównie z żywic poliestrowych i Żywice winyleterowe lub żywica epoksydowa może również służyć. Zbyt duże ostrza (np. 42 m na dłużej) ogólnie Użyj CFRP lub CF/GRP i matrycy z żywicy jest głównie żywica epoksydowa.
