碳纤维在风电叶片中的应用

1.风力发电技术的发展

风电的价格和风机功率成反比，风机率越大，单位发电成本越低（表l）。随着现代风电技术的发展与日趋成熟，风力发电机组的技术沿着增大单机容量、减轻单位千瓦重量、提高转换效率的方向发展。上世纪80年代早期到中期，典型的风电机组单机容量仅20～60kw；从80年代末期到90年代初期，风电机组单机容量从100kw增加到达500kw；到90年代中期，典型的风电机组单机容量为750-1MW；到90年代末，风电机组单机容量已经达到2.5MW；目前已达3.5MW以上，世界平均单机容量为1Mw，最大单机容量为5Mw。预计2010年将开发出10MW的风电机组。

叶片是风力机的关键部件之一，涉及气动、复合材料结构、工艺等领域。叶片的长度和风机的功率成正比，风机功率越大，叶片越长。对于

500kw-2.5MW的风力机，叶片长13.5－39米（丹麦LM Glasfiber公司制造）；660kw-1.65MW的风力机，叶片长23－39米（丹

麦 Vestas Wind SystemsAS制造）。在兆瓦级风电机组中，如1MW的叶片长31米，每片重约4-5t；1.5MW 主力机型风力机叶片长34～37m，每片重约6t；目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5—2.0MW，与之

配套的复合材料叶片长度大约32—40米，重6-8t；现代的54m大型叶片重13t。现今世界上最大5MW的风力发电机的叶片长61.5米，单片叶片的重量接近18 t，旋转直径可达126.3米。

叶片也是风机中成本最高的部件，虽然它的重量不到风机重量的15％。Peter Jamieson认为风叶成本约占风电成本的10％。风叶类似于航空叶片，要求提高提升比（Lift－to－drag ratio），并且其提升特性不易受叶片表面污染和粗糙度影响。从结构考虑要求叶片有较厚的叶型。叶片要经受20年应用，以受风力造成的疲劳次数达10（也有以500万次作标准）。随着风机功率的增加，风叶尺寸也相应增加。表1所示为不同年份风机功率、风叶尺寸和风电价格的变化趋势。

2.碳纤维在风力发电机叶片中的应用

当叶片长度增加时，重量的增加要快于能量的提取，因为重量的增加和风叶长度的立方成正比（图1），而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。同时随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维增强。国外专家认为，由于现有材料性不能很好满足大功率风力发电装置的需求，玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限，因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转于叶片时，采用忏能更好的碳纤维复合材料是势在必行。根据国外有关资料报道，当风力机超过3MW、叶片长度超过40米时，在叶片制造时采用碳纤维已成为必要的选择。事实上，当叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片反而比玻纤叶片便宜，因为材料用量、劳动力、运输和安装成本等都下降了。

国外碳纤维用于叶片制造的厂家主要有：

＊丹麦LM Glassfiber“未来”叶片家族中61.5米长、5MW风机的叶片在梁和端部都选用了碳纤维；

＊德国叶片制造商Nordex Rotor新制造的56米长，5MW风机叶片的整个梁结构也采用了碳纤维，他们认为叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的制作成本并不比玻纤的高；

＊ Vestas Wind System 在他们制造的44米长、V-90 3.0 MW风电机中的叶片的梁采用了碳纤维。2004年12月Zoltek Companies Inc．宣布与Vestas wind Systems AS公司订立长期战略合同，在前三年提供价值8千万到1亿美元的碳纤维用于制造风机叶片；Zoltek Companies Inc在股东大会上宣布对NEG Micon的碳纤维合同将从每年150吨增加一倍。同时每年分别向Vestas和Ganesa各提供1000吨，所用牌号为Panex33 48K；

＊西班牙Gamesa在他们旋转直径为87米（G87）和90米（G90）2MW

的风机的叶片中采用了碳纤维／环氧树脂预浸料，G90叶片长44米，质量约7t。

＊ NEG Micon在40米的叶片中采用了碳纤维增

＊德国Enercon GmbH在他们的大型叶片的制造中也使用了碳纤维。

华盛顿的Kirkland公司收到美国能源部（U.S.Department of Energy ）的75万美元，作为研发资金，和TPI Composites公司合作，发展碳纤维风机叶片，以求得最大的能量获得，同时减轻风机的负载。方案通过对30-35m长叶片的设计，制造和测试以证明先进的碳纤维混编设计的商业可能性。碳纤维在风叶中的应用逐年在增加（图2）

3.碳纤维在风力发电机叶片中应用的主要部位

由于碳纤维比玻纤昂贵，采用百分之百的碳纤维制造叶片从成本上来说是不合算的。目前国外碳纤维主要是和玻纤混和使用，碳纤维只是用到一些关键的部分。碳纤维在叶片中应用的主要部位有（图3和图4）：

＊横梁（Spar），尤其是横梁盖（Spar Caps）。

＊前后边缘，除了提高刚度和降低质量外，还起到避免雷击对叶片造成的损伤（专利 US6457943BI），如图3中涂黑的部分采用碳纤维。（专

利 EP1485611）

＊叶片的表面，采用具有高强度特性的碳纤维片材（日本专利JP2003214322）。

风力发电机工作原理图解析

风力发电，是能源业又一突破，其中风力发电机功不可没。通过风力发电机工作原理图，我们可以清晰了解各种奥妙。其实，风力发电机工作原理图并不是那么难懂。下面，我们一起来对风力发电机工作原理图进行详细的剖析和解读吧! 风力发电机为一由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立竿、集电环盘、舵杆、尾舵和逆变器组成的系统。转动盘和固定盘构成该系统的发电机，逆变器包括50赫正弦波振荡器、整形电路、低压输出电路和倒相推挽电路。风力发电机工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量)，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用)，现在电变距系统逐步取代液压变距。就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32。7-36。9米/秒。风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元。

风力发电基础知识

风力发电基础知识风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。转子空气动力学为了解风在风电机的转子叶片上的移动方式，我们将红色带子绑缚在模型电机的转子叶片末端。黄色带子距离轴的长度是叶片长度的四分之一。我们任由带子在空气中自由浮动。本页的两个图片，其中一个是风电机的侧视图，另一个使风电机的正视图。大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。为什么转子叶片呈螺旋状？大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。风电机结构

机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标：用于测量风速及风向。风电机发电机风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的，电网上

风力发电机液压变桨系统简介

风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。

风力发电机控制原理

风力发电机控制原理本文综述了风力发电机组的电气控制。在介绍风力涡轮机特性的基础上介绍了双馈异步发电系统和永磁同步全馈发电系统，具体介绍了双馈异步发电系统的运行过程，最后简单介绍了风力发电系统的一些辅助控制系统。关键词：风力涡轮机；双馈异步；永磁同步发电系统概述：经过20年的发展风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制，目前主要的两种控制方式是：双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。在讲述风力发电控制系统之前，我们需要了解风力涡轮机输出功率与风速和转速的关系。风力涡轮机特性： 1，风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示： P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。 2，叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。

涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段（若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。）它是工作区段。在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。 3，变速发电的控制变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确（机组惯量大）。三段控制要求：低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ（ｎ）关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。图３是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得及变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。中风速段为过渡区段，电机转速已达额定值Ｎ＝Ｎｎ，而功率尚未达到额定值Ｐ＜Ｐｎ。倾角控制器投入工作，风速增加时，控制器限制转速升，而功率则随着风速增加上升，直至Ｐ＝Ｐｎ。高风速段为功率和转速均被限制区段Ｎ＝Ｎｎ／Ｐ＝Ｐｎ，风速增加时，转速靠倾角控制器限制，功率靠变频器限制（限制ＰＴＡＲＧＥＴ值）。４，双馈异步风力发电控制系统双馈异步风力发电系统的示意见图４，绕线异步电动机的定子直接连接电网，转子经四象限ＩＧＢＴ电压型交－直－交变频器接电网。转子电压和频率比例于电机转差率，随着转速变化而变化，变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频（５０ＨＺ）的转差功率，送至电网。由图４可知：Ｐ＝ＰＳ－ＰＲ；ＰＲ＝ＳＰＳ；Ｐ＝（１－Ｓ）ＰＳＰ是送至电网总功率；ＰＳ和ＰＲ分别是定子和转子功率转速高于同步速时，转差率Ｓ＜０，转差功率流出转子，经变频器送至电网，电网收到的功率为定、转子功率之和，大于定子功率；转速低于同步转速食，Ｓ＞０，转差功率从电网，

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目录第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国碳纤维风电叶产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5碳纤维风电叶项目发展概况 (12)

爆破片在风电机组液压系统中的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f24348771.html, 爆破片在风电机组液压系统中的应用作者：王一甲马延涛来源：《风能》2015年第11期我国早期的并网型风电机组主要是定桨距风电机组，如国产金风750kW、金风600kW、进口机型micon750kW等相对变桨距机型来说，定桨距机型具有结构简单、性能可靠的优点。定桨距风电机组的叶片和轮毂是固定的，叶片装有叶尖扰流器来实现叶尖气动刹车，使机组安全停机。叶尖刹车不能使风轮完全停下，只是使风轮处于空转状态，此时需要采用高速轴制动的功能，使风轮完全静止。偏航系统使风电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风电机组的发电效率；偏航制动器提供必要的锁紧力矩，以保障风电机组的安全运行。液压站为叶尖扰流器液压缸、偏航制动器和高速轴制动器提供液压动力，能保证有足够的压力和流量满足各制动器的工作要求。爆破片装置是压力容器或管道的重要安全装置。它既可单独使用，也可与安全阀配套使用，在规定的温度和压力下爆破，泄放压力，防止压力系统超压，从而保证设备或管道的安全运行。爆破片装置较之安全阀具有结构简单、安装方便、灵敏准确、无泄漏、泄放能力强等特点，能够在高温、低温、粘稠或有悬浮颗粒和结晶及腐蚀的环境中可靠工作。爆破片装置作为一种灵敏的泄压装置，它的爆破不但与压力有关，而且与操作温度、系统压力、工作过程等诸多因素有关。因此在选用时，对爆破片的选型、材料、介质腐蚀性质、工作压力和温度及脉动状态、安装方式等都有严格要求。液压系统工作原理定桨距风电机组的液压系统由主要由三个压力保持回路组成，分别为叶尖制动、高速轴制动器和偏航制动器提供动力，按主控系统的指令实现制动动作。液压系统原理图见图1。一、叶尖制动回路正常发电状态下，电磁阀8.4和电磁阀8.5得电，液压油经减压阀8.1及单向阀8.3、电磁阀8.5、旋转接头8.13进入液压缸8.14，叶尖收回，风电机组启动运转。当压力低于设定值时，压力开关8.9输出信号启泵；当压力高于设定值时，压力开关8.10输出信号电磁阀8.5动作卸掉多余压力。当需要气动刹车时，电磁阀8.5和电磁阀8.6失电，叶尖液压缸泄压，进行气动刹车。在飞车情况下，由于离心力作用液压缸内压力升高，爆破片8.7被压破，叶尖液压缸泄压。泄压后叶尖甩出，进行气动刹车。二、高速轴制动回路风电机组正常运行时，电磁阀9.2得电，液压力克服弹簧力，高速轴制动器保持松闸状态，风轮正常转动处于发电状态。风电机组因故障停机或需要检修时，风轮先经叶尖制动，风

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碳纤维在风电叶片项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.360docs.net/doc/f24348771.html, 高级工程师：高建

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目录第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国碳纤维在风电叶片产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (12) 2.5碳纤维在风电叶片项目发展概况 (12)

碳纤维复合材料风机叶片的应用趋势

碳纤维复合材料风机叶片的应用趋势碳纤维是一种具有高强度、高模量纤维的含碳量在95%以上的新型纤维材料，它的强度要高于钢铁，但是质量却比金属铝轻，具有纤维柔软可加工性和强抗拉力。碳纤维复合材料则是利用树脂、陶瓷、金属等基体复合，制成结构材料，在很多要求高温、化学稳定性高的场合，或者对重量、密度、疲劳性等有严格要求的领域，经常会出现碳纤维复合材料。目前国内很多领域都有碳纤维复合材料的身影。例如在汽车领域，碳纤维复合材料就被使用在汽车车身、底盘、内饰等方面，在汽车轻量化方面，碳纤维复合材料也是替代传统金属材料的首选，挪恩就曾为国内汽车厂家定制了碳纤维复合材料汽车配件，根据厂家的反馈，使用传统金属材质的汽车车身重352kg，而使用碳纤维复合材料的汽车车身仅重180kg，减轻了约50%的车身重量。除了汽车领域，高端医疗、航空航天、机器人，包括风力发电机等都有使用碳纤维复合材料。风力发电机是一种将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机中最重要的就是风机叶片的选择，叶片材质对叶片综合性能的影响也是最为显著的，风机叶片材质从最初的木制叶片到布蒙皮叶片，再到金属叶片，最后变成现在的碳纤维复合材料叶片。根据权威机构发布的数据，2017年碳纤维第一大应用领域就是风电叶片，占据碳纤维需求总量的24%，剩下的按照消费量大小顺序为：航空航天、体育休闲、汽车工业、压力容器...... 碳纤维复合材料风机叶片与其它材质风机叶片相比具有明显的优势。例如碳纤维复合材料因为其自身高比模量高比强度，以及自重轻的优势，碳纤维复合材料风机叶片要比传统材质风机叶片重量轻约35%，这也使风力发电机的塔架、传动系统等减轻承重，延长使用寿命；碳纤维复合材料还具有优秀的振动阻尼特性，不仅不易起振，振动后也容易衰减停振，可以避免风机叶片的自然震动频率与其它的短暂震动频率。众所周知，风力发电机的工作场所在户外，面对风云变幻的户外环境，需要具有很长的使用寿命。碳纤维复合材料的疲劳强度非常高，在面对大气环境与大气紊乱造成的周期性载荷，都不会造成叶片的疲劳断裂，根据实验数据，碳纤维复合材料风机叶片的使用年限可达20年；超强的耐腐蚀性也让碳纤维复合材料风机叶片面对沿海地区或酸碱环境时，同样从容不迫。截至到2017年，全球风电装机容量接近5000亿MW，风力发电占据世界总发电量的12%，并且此数据每年还在以极快的速度增长；2018年全球碳纤维复合材料风机叶片市场需求量约为2.4吨，预计2020年将会超过3万吨；在风机叶片尺寸方面，从1990年的25m增长至2016年的190m，超长的叶片对材料的强度和钢度都提出了更高的要求。以上数据也在说明当前的风力发电机正在朝着轻量化、大型化的方向发展，传统材质已经无法满足风机叶片的要求。虽然碳纤维复合材料风机叶片还具有成本高和制作工艺高等缺点，但是众多复合材料方面的专家一直都在攻克这些难题，挪恩也同样致力于碳纤维增强复合材料的技术研究和应用开发，并且还聘请了日本名古屋大学、东京大学教授做技术顾问，为客户提供从产品概念设计、结构设计、材料设计、工艺设计、模拟仿真计算、批量化制造的先进复合材料解决方案，相信在众多新材料人的努力之下，碳纤维复合材料将会造福更多的人。

碳纤维在风电叶片中最新应用

碳纤维在风电叶片中的应用Application of Carbon Fiber Composites in Wind Turbine Blade ABSTRACT:In order to reduce per-unit wind power cost,turbine power is continuously rising, which lead to bigger bladelength, so the application of carbon fiber in wind turbine blade is inevitable. This paper introduces the advantages and disadvantages of carbon fiber in wind turbine blade, and gives the ways to settle them. KEY WORDS:carbon fiber;wind turbine blade;wind power;application 摘要为了降低风电成本，风电叶片的大型化是必然趋势，因此碳纤维在风电叶片中的应用便成为必然。本文介绍了碳纤维在风电叶片上应用的用量、主要部位、优势和以及目前存在的不足，以及可能解决这些不足的技术思路。关键词:碳纤维风力发电叶片应用应用背景风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的能源之一。截止到2012年，世界风电总装机容量约282GW，预计到2016年将达到500GW，到2020年达到1000GW[1]..风机叶片是风力发电系统的关键动部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素，是风力发电机获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础。随着现代风电技术的发展及日趋成熟，为了降低风电单位成本，风机功率不断提高，风力发电机组研究正沿着增大单机容量、减轻单位千瓦质量、提高转换效率的方向发展。叶片的长度和风机的功率成正比，风机功率越大，叶片越长。当叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，因为质量的增加和风叶长度的立方成正比，即W = AL3，如图1所示而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。同时随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶

风电机组液压站规程

风电机组液压站规程 1 简介 MY1.5s发电机液压系统其主要功能是为高速联轴器制动器和偏航制动器提供液压力，它包括一个液压站，以及连接两个执行机构（高速联轴器制动器、偏航制动器）之间的液压管路。本章只介绍液压站。 1.1 液压系统外观及参数：液压站技术参数：工作介质：介质必须采用“Esso Univis HVI 46” 油箱容积：10L 泵出口流量: 1.6L/min 电机功率；0.75KW 正常工作压力; 160bar左右电机频率: 50Hz 电机转速；1450RPM 电机电压；400v

1.2各部件作用说明液压站系统示意图见下面《液压原理图》液位计（序号20）上的视窗用于直接目测油箱里面液位高低的情况；液温发讯器（序号21）用于实时监制油量的高低，当油温度超过70℃C时候，开关点断开报警；空气滤清器（序号30）用于油与空气交换，旋开盖帽可用作系统加油口和油液取样口；压力表组件（序号290）可灵活测量各个测压点的压力值，其本身并不和任何油路相贯通；进油过滤器（序号110）当过滤器外部指示器颜色由绿色变为红色，应及时更换滤芯以保证系统的正常运行；单向阀（序号120）其开启压力为0.5bar，用于对工作介质流向控制；溢流阀（序号130）其设定值为190bar，用于保护系统的最高压力不超过190bar，作为安全阀使用；手动泵（序号270）在电机不正常启动的紧急情况下使用，其配套的手柄放置油箱后侧，使用时插入手柄前后拉动数次以提升系统压力后与蓄能器（序号150）共同保持系统压力在一段时间内的稳定。压力传感器（序号160）由1个模拟量（4-20mA）和2个开关量组成，模拟

风力发电机叶片的维护讲解

酒泉职业技术学院毕业设计（论文） 11 级风能与动力技术专业题目：风力机叶片的故障分析及维护毕业时间：二O一四年六月学生姓名：王立伟指导教师：甄亮班级：风能与动力技术（1）班 2013年11月2日

酒泉职业技术学院届各专业毕业论文（设计）成绩评定表

目录摘要 (3) 一、风机叶片简介 (3) 二、维护叶片的目的 (3) 三、叶片产生问题的原因及故障分析 (4) （一）叶片产生问题的原因类型 (4) (二)风机叶片的常见损坏类型及诊断方法 (9) 四、叶片的维护 (13) （一）叶片裂纹维护 (13) (二)叶片砂眼形成与维护 (13) (三)叶尖的维护 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)

风力机叶片的故障分析及维护摘要：叶片是风力发电机将风能转化为机械能的重要部件之一,是获取较高风能利用系数和经济效益的基础，叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，应该引起风电企业的高度重视。风机多是安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区，而叶片又恰恰是工作在高空、全天候条件下，经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭，其故障率在整机中约占三分之一以上。定期检查，早期发现，尽快采取措施，把问题解决在萌芽状态是避免事故、减少风险、稳定电场收益的最有效方式。。关键词：叶片；故障分析；维护一、风机叶片简介风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种，有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。制造工艺主要包括阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆等。设计难点包括叶型的空气动力学设计、强度、疲劳、噪声设计、复合材料铺层设计。工艺难点主要包括阳模加工、模翻制、树脂系统选用。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。二、维护叶片的目的风机叶片是风电机组关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片, 春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害，隐患每天都有可能演变成事故。据统计，风电场的事故多发期多是在盛风发电期，而由叶片产生的事故要占到事故的三分之一，叶片发生事故电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。在我国风电开发还处于一个发展阶段，风场管理和配套服务机制尚不完善，尤其是风电企业对叶片的维护还没有引起充分认识，投入严重不足，风电场运转存在许多隐患，随时都会出现许多意想不到的事故，直接影响到风电场的送电和经济效益。根据对风电场的调查和有关数据分析，并参阅了许多国外风电场维护的成功经验，我们对风电场的日常维护的必要性有

关于编制碳纤维风电叶片项目可行性研究报告编制说明

碳纤维风电叶片项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.360docs.net/doc/f24348771.html, 高级工程师：高建

关于编制碳纤维风电叶片项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项批地融资招商】核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告

目录第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国碳纤维风电叶片产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5碳纤维风电叶片项目发展概况 (12)

风力发电机叶片设计

风力发电机叶片的设计经济、能源与环境的协调发展是实现国家现代化目标的必要条件。随着全球气候变暖与化石能源的不断消耗及其对环境的影响问题，其他能源的开发越来越受到重视，如核能、地热能、风能、水能等新能源及生物质能、氢能的二次能源的开发应用也日益发展起来。而在这些新兴的能源种类中，核能的核废料处理相当困难，并且其日污染相比火电厂更为严重，同时需要相当严密的监管控制能力以防止其泄露而产生不可估量的破坏，国际上这些例子也是相当多的。而地热能的开发势必要依赖与高科技，在当今对地热开发利用还不完善的现状下，更是难以做到，并且其开发对地表的影响也相当大。而风能则作为太阳能的转换形式之一，它是取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源，不产生任何有害气体和废料，不污染环境。海上，陆地可利用开发的可达2×1010kW，远远高于地球水能的利用，风能的发展潜力巨大，前景广阔。自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都在加紧对风能的开发和利用，减少二氧化碳等温室气体的排放，保护人类赖以生存的地球。风力发电技术相对太阳能、生物质等可再生能源技术更为方便，成本更低，对环境破环更小，作为清洁能源的主要利用方式而飞速发展，且日益规模化。一、叶片设计的意义在风力发电机中叶片的设计直接影响风能的转换效率，直接影响其年发电量，是风能利用的重要一环。本文主要是设计气动性能较好的翼型与叶片并进行气动分析。而翼型作为叶片的气动外形，直接影响叶片对风能的利用率。现在翼型的选择有很多种，FFA-W系列翼型的优点是在设计工况下具有较高的升力系数和升阻比，并且在非设计工况下具有良好的失速性能。叶片的气动设计方法主要有依据贝茨理论的简化设计方法，葛老渥方法与维尔森方法。简化的设计方法未考虑涡流损失等因素的影响，一般只用于初步的气动方案的设计过程；葛老渥方法则忽略了叶尖损失与升阻比对叶片性能的影响，同时在非设计状态下的气动性能也并未考虑；维尔森方法则较为全面是现今常用的叶片气动外形设计方法。本文通过相关的叶片设计理论结合相关软件来设计并简单的优化叶片。叶片设计的要求不仅需要参考和选用设计标准，还应考虑风电机组的具体安装和使用情况。叶片的设计过程需要根据总体设计方案，并结合具体的技术要求，通过系统的启动设计和结构设计，实现设计目标。一般而论叶片设计可分为空气动力学设计阶段和结构设计阶段。启动设计阶段需要通过选择叶片几何最佳外形，实现年发电量最大的目标；结构设计阶段需要通过选择分析选择叶片材料、结构形式和其他设计参数，实现叶片强度、刚度、稳定性以及动特性等目标，叶片基

碳纤维有关的上市公司

碳纤维有关的上市公司随着中国工业的不断进步，低碳经济的不断发展，人们正在寻找很多领域的低碳环保替代材料，碳纤维以其自身卓越的性能，其市场需求将不断增长，未来将会广泛地应用于医疗设备、压力容器、土木工程和建筑材料、能源等更多的新的工业领域。随着需求量的增大，碳纤维大规模产业化本土化将成为趋势，生产成本也将逐渐降低，加工技术会趋向多元化。大飞机项目需要大量碳纤维国产碳纤维原丝项目已启动 2010年中国全面启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目中，包括了碳纤维在内的诸多化工新材料项目，随之而来的，是以该专项为代表国内各领域对碳纤维产品需求的增加，许多碳纤维研究项目或千吨级产业项目纷纷启动。碳纤维能够为海上风力发电提供更轻质、更抗拉力、更耐腐蚀的新材料 2010年随着中国海上风电序幕的拉开，碳纤维在风机叶片领域的技术研究将成为风电市场新的重头课题，这也为风电设备企业提供了新的经济增长点，同时中国碳纤维产业也迎来了新的发展机遇。在海上风电系统中，应当开发出功率更大的风力发电机和更长的叶片，用来降低成本，提高效率。海上风机叶片需要有很强的耐盐雾腐蚀、耐海浪及潮流冲击的性能，由于是在海上安装，需要叶片的质量更轻量化，这些性能要求远远不是传统叶片材料所能够满足的，而碳纤维复合材料相对于传统材料更能满足海上风电叶片所需达到的强度和硬度。碳纤维“汽车轻量化”成为发展潮流实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流，一些极富创造力的世界汽车巨头，在他们那些令人惊叹的新产品系列中，已经大比例地使用碳纤维复合材料。对于中国这样一个汽车消费和生产大国而言，碳纤维在汽车上的应用，将会发展成一个充满创新和机遇的巨大市场。 “碳纤维热”源于军工未来这个市场仍然持续“高温” 目前，碳纤维及其复合材料已成为发展现代战略武器必不可少的新材料之一，已广泛应用于战略导弹、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤武器等许多方面，用量与日俱增，涉及的武器装备越来越多。中国军用领域对碳纤维国产化的需求相当紧迫。我国碳纤维的生产尚处于起步阶段，仍主要依赖进口，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。国内的碳纤维企业还相对比较弱小，在技术、产量等各方面都需要进一步提升。目前我国较大、已经上市的生产碳纤维的企业主要有两个：大元股份和中钢吉炭。经过“十五”、“十一五”的重点规划和国家“863”项目的重点立项研究，我国碳纤维产业化采取自主开发和引进相结合的道路已初见成效，到“十一五”末期基本实现了相当于日本T300的国产碳纤维规模生产线，并且有一些企业已形成了T700 以上水平的百吨生产线、中国碳纤维产业已经从重重封锁及围追堵截中找到突破点！但与此同时，我们也应该看到，我国碳纤维的生产尚处于起步阶段，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4左右，09年自给率提高到达到16%以上，仍主要依赖进口，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。国内的碳纤维企业还相对比较弱小，在技术、产量等各方面都需要进一步提升。目前我国较大、已经上市的生产碳纤维的企业主要有 1

风电原理及其液压系统

一、风的形成地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。这就导致了空气的流动--风。全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。风能是地球表面空气移动时产生的动能，即风的动能，是太阳能的一种表现形式。二、风力发电的原理及优缺点风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，如图1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。风力发电的原理这么简单，为什么仅20世纪的中后期才获得应用呢？

第一，常规发电还能满足需要，社会生产力水平不够高，还无法顾及降低环境污染和解决偏远地区的供电问题。第二，能够并网的风力发电机的设计与制造，只有现代高技术的出现才有可能，20世纪初期是造不出现代风力发电机的。风力发电有三种运行方式：一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,海关，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电；二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电；三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力，常常是一处风电场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。我们这里所说的风力发电都是指大功率风机并网发电。风力发电的优缺点三、现代风机的结构与技术特点。

图一所示的风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等，四、风力发电机组的分类和主要构成一）、风力发电机组的构成风力发电机组的主要组成部分： -叶轮：将风能转变为机械能。 -传动系统：将叶轮的转速提升到发电机的额定转速-发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。 -偏航系统：使叶轮可靠地迎风转动并解缆。 -其它部件：如塔架、机舱等 -控制系统：使风力机在各种自然条件与工况下正常运行的保障机制，包括调速、调向和安全控制。

碳纤维风电叶片项目年终总结报告

碳纤维风电叶片项目年终总结报告一、碳纤维风电叶片宏观环境分析二、2018年度经营情况总结三、存在的问题及改进措施四、2019主要经营目标五、重点工作安排六、总结及展望

尊敬的xxx（集团）有限公司领导：近年来，公司牢固树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，以提高发展质量和效益为中心，加快形成引领经济发展新常态的体制机制和发展方式，统筹推进企业可持续发展，全面推进开放内涵式发展，加快现代化、国际化进程，建设行业领先标杆。初步统计，2018年xxx（集团）有限公司实现营业收入22978.13 万元，同比增长20.68%。其中，主营业业务碳纤维风电叶片生产及销售收入为18390.27万元，占营业总收入的80.03%。一、碳纤维风电叶片宏观环境分析（一）中国制造2025 我国经济运行平稳、稳中有进，但也面临“稳中有变、变中有忧，外部环境复杂严峻，经济面临下行压力”的局势。从内部看，为解决长期积累的结构性矛盾，我国深入推进供给侧结构性改革，在取得成绩的同时也遇到一些困难、矛盾和挑战。2019年，我国经济虽然面临下行压力，但经济发展长期向好的基本面没有改变。我们要坚定信心，激活内生动力，坚持推动高质量发展，在发展中迎接挑战，在变局中抓住机遇。当前，我国经济发展正处于动力转换节点，必须摆脱要素

驱动的路径依赖，把创新作为引领发展的第一动力，深入实施创新驱动发展战略，在推动发展的内生动力和活力上来一个根本性转变，为经济持续健康发展打造新引擎、培育新动能、拓展新空间、构建新支撑，推动发展动力变革。实体经济是发展经济的着力点。我国是个大国，必须发展实体经济，不断推进工业现代化，提高制造业水平，不能“脱实向虚”。工业经济是高质量发展主战场。制造业是实体经济的主体，是技术创新的主力，是供给侧结构性改革的重要领域。发展实体经济，重点在制造业，难点也在制造业。当前，全球经济发展进入深度调整期，重要发达国家重新聚焦实体经济，实施“再工业化” 战略，集中发力高端制造领域；新兴经济体依靠低成本优势，承接国际产业转移，加快工业化步伐，打造新的“世界工厂”。在这“双重挤压”下，必须把发展实体经济摆上战略位置，扭转资本“脱实向虚”的趋势。（二）工业绿色发展规划良好生态环境是人和社会持续发展的基础，生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业。牢牢树立绿色发展理念，守住生态文明红线，加快建设资源节约型、环境友好型社会，我们就一定能实现“生态环境质量总体改善”的发展目标，给子孙后代留下天蓝、地绿、水清的