Избор материјала лопатица ветрогенератора

Избор материјала лопатица ветрогенератора

Лопатице су важна компонента вјетротурбина. Преноси енергију вјетра на ротор генератора, узрокујући да се ротира и реже магнетне силе које генеришу електричну енергију. Да би се осигурао дугорочан, сигуран рад у екстремно тешким увјетима на терену, захтјеви за материјале ножа су: 1 ниска густоћа и оптимална чврстоћа на замор и механичка својства, способни да издрже екстремне услове и случајна оптерећења (као што су олује). (итд.) осигурава сигуран рад више од 20 година; 2 трошак (тачно наведен као трошак додијељен сваком киловату) је низак; 3 еластичност сечива, инерција ротације и фреквентне карактеристике вибрација су нормалне и преносе се у целину Стабилност оптерећења система за производњу електричне енергије је добра; 4 отпорност на корозију, отпорност на ултраљубичасто (УВ) зрачење и отпорност на ударе муње су добри; 5 трошкови одржавања су ниски.

ФРП може у потпуности да задовољи горе наведене захтеве и да је најбољи материјал за ветрогенераторе.

1.1ГФРП

Већина великих комерцијалних лопатица које се тренутно производе су направљене од пластике ојачане стакленим влакнима (ГФРП). Карактеристике ГФРП ножева су:

1 Према карактеристикама сила лопатица вентилатора, чврстоћа и крутост лопатица вентилатора су углавном уздужна сила, односно аеродинамична савијања и центрифугална сила. Аеродинамично оптерећење при савијању је много веће од центрифугалне силе, а напон смицања који настаје при смицању и торзији није велик. Користећи теорију силе којом доминира стаклена влакна (ГФ), главни ГФ се може поставити у уздужном правцу ножа, тако да сечиво може бити лакше.

2 аеропрофила лако се обликују, могу постићи максималну аеродинамичку ефикасност Да би се постигао најбољи аеродинамички ефекат, користећи сложени аеродинамички облик сечива, дизајнирати различите дужине, дебљину, торзиони угао и профилну ламелу на различитим полупречницима ветрењача, као метал Производња је веома тешка. У исто време, ГФРП сечива се могу масовно производити.

3 Време употребе је до 20 година, може да издржи више од 108 заморних оптерећења од замора ГФРП има већу чврстоћу на замор, ниску осетљивост на уси, велико унутрашње пригушење и добре сеизмичке перформансе.

4 Добра отпорност на корозију Због тога што ГФРП има отпорност на киселине, алкалије и водене паре, вентилатор се може инсталирати на отвореном. Посебно за вјетроелектране на мору које су развијене посљедњих година, вјетротурбине се могу инсталирати на мору, тако да вјетротурбине и њихове лопатице искусе тестове различитих климатских увјета.

У циљу побољшања перформанси ГФРП, ГФ се може модификовати и површинском обрадом, калибрацијом и премазивањем. Студије у Сједињеним Америчким Државама показале су да употреба радиофреквентног плазма таложења за облагање Е-ГФ-а, његова отпорност на истезање и замор може достићи ниво угљеничних влакана (ЦФ).

Сила која је карактеристична за ГФРП је да може издржати висока напрезања у ГФ смеру, док је сила у другим правцима релативно мала.

Оштрица се састоји од коже и главног снопа. Кожа је у сендвичу, средњи слој је тврда пена или балса дрво, а горњи и доњи слојеви су ГФРП. Горњи слој се састоји од једносмерног слоја и слоја од ± 45 °. Једносмерни слој се може полагати са једносмерним материјалом или једносмерним ГФ-ом, углавном са 7 или 4ГФ тканином да издржи аксијални напон створен центрифугалном силом и пнеуматским моментом савијања; да би се поједноставио процес обликовања, слој ± 45 ° ГФ се може изоставити. Користи се тканина 1: 1ГФ, која се поставља дуж аксијалног правца да издржи напрезање смицања углавном узроковано обртним моментом, и опћенито се поставља на вањску страну једносмјерног слоја. Структурни облик греде може бити или сендвич структура или чврста ГФРП структура. Међутим, зглоб коже и главни сноп, тј. Капица за спарирање, мора бити чврста ГФРП структура. То је због тога што део греде ступа у интеракцију са кожом и стрес је велик, а чврстоћа и крутост коже морају бити осигурани.

1.2ЦФРП

Побољшањем технологије пројектовања лопатица ветрогенератора, производња енергије вјетра се развија у правцу високих снага и дугих ножева. Повећање дужине сечива има тенденцију да повећа квалитет сечива. Статистике о дужини сечива од 10 до 60 м указују да се маса ножа повећава за коцку дужине. Мала тежина сечива има важан утицај на рад, век трајања и енергију. Како нож генерише наизменично оптерећење због своје гравитације, сама сечива и јединица су уморни. Смањење тежине ножева може смањити квалитет конструкције главчине, гондоле, торња и слично.

За велике ножеве, крутост је велики проблем. Да би се осигурало да врх лопатице не додирне торањ под екстремним оптерећењима вјетра, оштрица мора имати довољну крутост. Да би се смањио квалитет сечива и да би се задовољили захтеви за чврстоћу и крутост, ефикасна метода је употреба пластике ојачане карбонским влакнима (ЦФРП). Модул затезања ЦФРП је 2 до 3 пута већи од ГФРП. Велике оштрице са ЦФ појачањем могу у потпуности искористити своју високу еластичност и малу тежину. Према анализи, ЦФ / ГФРП хибридна схема побољшања може смањити тежину листова за 20% ~ 40%. Према истраживачком плану који је финансирала Европска комисија, додавање ЦФ на ротор од 120м може ефикасно смањити укупни квалитет за 38%, а такође и смањити трошкове пројектовања за 14% у односу на ГФ. Друга слична анализа студије такође је указала да ће се квалитет лопатица вентилатора који се добија додавањем ЦФ смањити за око 32% у поређењу са ГФ.

Тренутно, највећи ЦФ / ГФРП хибридни вентилатор на свету је оштрица дужине 56м коју је развио Нодек за снаге вјетра снаге 5МВ. Нодек је такође развио 43м (9.6т) ЦФ / ГФРП вентилаторске лопатице за копнене 2.5МВ јединице. Енерцон је развио ЦФРП лопатице за употребу у вјетроагрегатима снаге 4,5 МВ. Да ли је ЦФ побољшан за велике ножеве још увијек је контроверзан. Неки људи верују да је увођење ЦФ технологије у индустрији енергије вјетра “специфично” и скупо, и треба га избегавати ако је могуће. Међутим, многи грађевински инжењери су убеђени да природно правило о скали показује да се са повећањем дужине сечива маса повећава брже од екстракције енергије. Стога је употреба хибридних влакана ЦФ или ЦФ / ГФ неопходна за сузбијање пораста масе. У исто вријеме, како би се смањила цијена енергије вјетра, потребно је развити и дуље лопатице с довољном крутошћу.

Могућност коришћења ЦФРП-а у великим количинама на лопатицама вентилатора зависи од цене ЦФ. Иако су перформансе ЦФРП-а много боље од ГФРП-а, а оштрица или цијела турбина на вјетар је најлакша, цијена је и најскупља. Чак и ако цена ЦФ падне на 11 УСД / кг, цена сечива припремљеног са ЦФРП је још увек превисока. Дакле, сада детаљно проучавамо сировине, процесне технологије, контролу квалитета, итд., Како бисмо смањили трошкове ЦФРП-а.

Генерално, мањи тип сечива (на пример, дужине 22 м) је направљен од велике количине јефтиног Е-ГФРП, а матрица смоле је углавном састављена од незасићеног полиестра, а винил естарска смола или епоксидна смола може такође се користи. Веће лопатице (као што је 42 м дуже) обично користе ЦФРП или ЦФ / ГФРП, а матрица смоле је углавном епоксидна смола.