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风电叶片作为风电机组捕获风能的唯一构件,其安全可靠运行是风力发电机组获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础.由于叶片在恶劣的环境中长周期运行,叶片前缘容易出现腐蚀现象.而叶尖前缘部位比较薄且叶尖运转的线速度最大,该部位的腐蚀是整个叶片中最为严重的.叶片前缘腐蚀对机组的发电量有很大影响,随着风电机组的大型化发展,叶片前缘腐蚀成为风电领域亟待解决的问题.本文综述了风电叶片前缘腐蚀对机组性能的影响、造成叶片前缘腐蚀的主要因素、风电叶片前缘防护的技术进展,提出了未来叶片前缘防护的关注重点.

关键词: 风电叶片 , 前缘腐蚀 , 前缘防护 , 雨蚀 , 防护涂层 , 年发电量

风力机叶片覆冰的数值模拟

马强 , 吴晓敏 , 陈彦

工程热物理学报

风力机叶片覆冰会使风力发电效率下降并且威胁风力机组的安全运行.本文采用Fluent中的欧拉多相流模型,通过添加质量传递以及对流换热系数计算模型等,实现了对风力机叶片表面覆冰的二维数值模拟,结果表明:覆冰主要出现在叶片的前缘迎风面,且驻点附近覆冰最多;当增大翼型攻角时,驻点向翼型的下部尾部移动,最大覆冰位置也相应地移动;随着时间的推移,叶片表面覆冰增多.

关键词: 风力机叶片 , 覆冰 , 数值模拟 , 多相流

风电叶片防护涂层材料的研究进展

郑进 , 张庆华 , 罗振寰 , 曾卫容 , 詹晓力 , 陈丰秋

高分子材料科学与工程

为实现风电叶片长期稳定运转，需要在叶片上涂装防护涂层使得叶片具备优良的耐候、耐磨、防污等性能。文中介绍了各种合成高分子树脂材料在风电叶片保护领域的研究进展，包括应用最普遍、性能全面的聚氨酯，耐候性板佳、表面能较低的氟聚合物以及粘接性好、附着能力强的丙烯酸树脂等。这些聚合物以单一组分或几种材料复合的形式制备成单层或多层的防护涂层，以期使得叶片涂料具备优异的防护性能。

关键词: 风电叶片 , 防护涂层 , 聚氨酯 , 氟聚合物 , 聚丙烯酸酯

超声波技术用于风电叶片粘结区域检测的探究

安静 , 徐宇 , 张淑丽 , 谢存存

玻璃钢/复合材料

风电叶片的粘结区域一旦存在缺陷,将会在很大程度上影响叶片的使用寿命,成为后期事故的隐患.而常规的目视法、敲击法等方法难以准确地对缺陷进行检测和定位.本文应用超声波-回波无损探伤技术,对风电叶片梁帽与腹板粘结处玻璃钢(GFRP)进行扫查.分析结果表明,超声波能够穿透对声音衰减强烈的玻璃钢区域,接收到粘结区域的回波信息.因此,该方法应用于风电叶片无损探伤具有一定的可行性.

关键词: 风电叶片 , 超声波-回波法 , 缺陷 , 缺胶 , 弱连接

CF/GF混杂复合材料性能分析及其在风电叶片上的应用

王海珍 , 颜晨 , 王兴波 , 宋秋香 , 杜微 , 贾智源 , 和陈淳

玻璃钢/复合材料

本文通过设计11组碳/玻混杂纤维复合材料(HFRP)样条的拉伸对比实验,分析研究CF与GF的不同混杂比对复合材料拉伸性能的影响.结果表明,随着玻璃纤维中加入碳纤维相对体积分数的增大,其拉伸强度和模量也随之增大,断裂延伸率随之降低.通过理论计算,50m长风电叶片主梁帽采用碳/玻混杂复合材料比采用纯玻纤其重量可降低10％～60％,成本将提高150％～310％,而相对于整支叶片重量可降低4％～ 22％,相对于整机其整体成本相当甚至降低.

关键词: 碳/玻混杂复合材料 , 拉伸性能 , 风电叶片 , 主梁帽 , 减重

PET泡沫的性能评估及其在风机叶片上的应用探讨

汪鹏 , 王海珍 , 刘宝锋 , 姚辉

玻璃钢/复合材料

随着风电装机容量的不断增加,风电叶片的需求量也将随之增长,夹芯泡沫材料已呈现供不应求的态势.PET泡沫拥有PVC不可替代的优点,以力学性能优异、耐高温、可回收利用、成本较低等优势得到广泛关注.对PET泡沫的力学性能、工艺性能等进行了全面评估,并与PVC泡沫进行了平行对比,探讨了PET泡沫在风电叶片上的应用及前景.

关键词: 风电叶片 , PET泡沫 , PVC泡沫 , 力学性能

风电叶片涂料用树脂研究进展

王晓 , 王华进 , 赵薇 , 李志士 , 姜清淮 , 王明强

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.005

风电叶片作为风机设备的核心部位,保证其良好运行,既可以提高发电效率,又能降低维护成本.受自然环境的影响,长时间运行的风电叶片往往比较脆弱,尤其是叶片前缘部位,极易受到风沙及雨蚀的损坏,目前最简单有效的方法是使用涂料进行防护.根据风电叶片所处的工作环境特点,提出了对防护涂料的主要要求.介绍了适用于风电叶片防护涂料的基体树脂,包括聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、有机硅树脂和环氧树脂,并分别详细阐述了它们在风电叶片防护涂料方面的国内外研究进展及目前的应用.聚氨酯和丙烯酸聚氨酯树脂是目前使用最多的树脂,在高低温柔韧性、耐磨性及防风沙雨蚀方面表现优异,而氟树脂和有机硅树脂因优异的耐候性和防覆冰性也受到了越来越多的关注,环氧树脂则可以为叶片底漆提供优异的防腐性能和层间附着力.与使用单一树脂相比,针对不同树脂各自的特点,对它们进行合理搭配,制得的配套涂层体系往往可以达到更好的防护效果,这仍然会是今后的主要研究思路.最后指出了目前风电叶片涂料市场的国内外差距,并展望了风电叶片防护涂料未来的发展方向.

关键词: 风电叶片 , 叶片前缘 , 基体树脂 , 耐候性 , 防覆冰