1.风电叶片应用中碳纤维的优势
提高叶片刚度,减轻叶片重量
提高叶片抗疲劳性能
具有振动阻尼特性
碳纤维的振动阻尼特性可避免叶片自然频率与塔暂短频率间发生任何共振的可能性.
风机总是处在条件恶劣的环境中,并且24 h的处于工作状态,这使材料易于受到损害。碳纤维复合材料具有出众的抗疲劳特性,是风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。
碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%,强度大40%,尤其是模量高3至8倍,大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹、轻质的优点。
直径为120m风轮叶片部分使用碳纤维可有效减少总体自重达38%,叶片成本降低14%,并使整个风力发电装置成本降低4.5%
使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率
使用碳纤维后,叶片重量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能,减少对塔和轮轴的负载,从而使风机的输出功率更平滑和更均衡,提高能量效率。同时,碳纤维叶片更薄,外形设计更有效,叶片更细长,也提高了能量的输出效率。
可制造自适应叶片
叶片装在发电机的轮轮上,叶片的角度可调。可充分利用碳纤维复合材料质轻 和可设计性,形成非对称性和各向异性的材料,采用弯曲/扭曲叶片设计,使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载,防止对风机的损害。
可制造低风速叶片
碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度,从而制造适合于低风速地区的大直径风叶,使风能成本下降。
降低风力机叶片的制造和运输成本
由于减少了材料的应用,所以纤维和树脂的应用都减少了,叶片变得轻巧,制造和运输成本都会下降。可缩小工厂的规模和运输设备。
利用导电性能避免雷击??
2、碳纤维复合材料更符合风电叶片的要求
比重小:约为钢材的1/5、
还具有导电、热膨胀系数小、耐腐蚀和耐久性强等特点
刚度高:碳纤维的刚度是玻璃纤维的3倍,制成的复合材料是玻璃钢的2倍
抗拉强度大:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍
弹性模量高:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的1/4
疲劳强度:碳纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝
3,制造风机叶片时采用复合材料来可以取得更加优异的综合性能
可以充分利用复合材料的可设计性,对叶片的强度、刚度进行优化设计
维修性好、周期短、可以现场施工.
具有疲劳强度高、缺口敏感性低、内部阻尼大、耐候性优良的特点
对于复杂的外形和表面要求,可以制作出形状复杂、轻质高强的叶片

风机机组正朝着大型化发展,叶片长度越来越长,捕获的风能越来越多,必须开发更为先进的材料,具备轻质、 高强以及刚性好的性能。

随着叶片逐渐变 大,风轮直径已突破120m,最长的叶片已做到61.5m,叶片自重达18t,大型叶片这对材料的强度和刚度提出了更加苛刻的要求,全玻璃钢叶片已无法满足叶片大 型化,轻量化的要求。