風力發電機葉片(風力發電機中最基礎和最關鍵的部件)

在風力發電機中葉片的設計直接影響風能的轉換效率，直接影響其年發電量，是風能利用的重要一環。

基本介紹

• 中文名：風力發電機葉片
• 基本要求1：不允許產生過大噪聲
• 基本要求2：成本較低，維護費用最低
• 基本要求3：耐腐蝕、紫外線照射和雷擊性能好

生產加工

微型風力發電機的葉片一般用木頭手工製作，金屬冷衝壓成型或注塑成型的工藝方法；

小型風力發電機葉片一般用金屬或玻璃鋼手工製作，其中玻璃鋼葉片是最流行、實用的葉片；

大型風力發電機葉片一般用玻璃鋼手工製作。

基本要求

葉片是風力發電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計，可靠的質量和優越的性能是保證機組正常穩定運行的決定因素。惡劣的環境和長期不停地運轉，對葉片的要求有：

1、密度輕且具有最佳的疲勞強度和力學性能，能經受暴風等極端惡劣條件和隨機負載的考驗；

2、葉片的彈性、旋轉時的慣性及其振動頻率特性曲線都正常，傳遞給整個發電系統的負載穩定性好，不得在失控（飛車）的情況下載離心力的作用下拉斷並飛出，亦不得在風壓的作用下折斷，也不得在飛車轉速以下範圍內產生引起整個風力發電機組的強烈共振；

3、葉片的材料必須保證表面光滑以減小風阻，粗糙的表面亦會被風“撕裂”；

4、不得產生強烈的電磁波干擾和光反射；

5、不允許產生過大噪聲；

6、耐腐蝕、紫外線照射和雷擊性能好；

7、成本較低，維護費用最低。

加工材料

用於加工葉片的材料有木頭、金屬、工程塑膠、玻璃鋼等。

木製葉片及布蒙皮葉片

近代的微、小型風力發電機也有採用木製葉片的，但木製葉片不易做成扭曲型。大、中型風力發電機很少用木製葉片，採用木製葉片的也是用強度很好的整體木方做葉片縱梁來承擔葉片在工作時所必須承擔的力和彎矩。

鋼樑玻璃纖維蒙皮葉片

葉片在近代採用鋼管或D型型鋼做縱梁，鋼板做肋梁，內填泡沫塑膠外覆玻璃鋼蒙皮的機構形式，一般在大型風力發電機上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求並減輕葉片重量，即做成等強度梁。

鋁合金等弦長擠壓成型葉片

用鋁合金擠壓成型的等弦長葉片易於製造，可聯繫生產，又可按設計要求的扭曲進行扭曲加工，葉根與輪轂連線的軸及法蘭可通過焊接或螺栓連線來實現。鋁合金葉片重量輕、易於加工，但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片，因為世界名國尚未解決這種擠壓工藝。另外，鋁合金材料在空氣中的氧化和老化問題也值得研究。

玻璃鋼葉片

所謂玻璃鋼（glass fiber reinforced plastic,簡稱GFRP）就是環氧樹脂、不飽和樹脂等塑膠滲入長度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強塑膠。增強塑膠強度高、重量輕、耐老化，表面可再纏玻璃纖維及塗環氧樹脂，其他部分填充泡沫塑膠。泡沫在葉片中主要作用是在保證其穩定性的同時降低葉片質量，使葉片在滿足剛度的同時增大捕風面積。

從泡沫的力學性能和價格等因素考慮,被用於風力發電葉片芯材的泡沫主要有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUR)、丙烯腈-苯乙烯(SAN)、聚醚醯亞胺(PEI)及聚甲基丙烯醯亞胺(PMI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。PVC泡沫使用最為廣泛，也是第一種用在承載構件夾層結構中的結構泡沫芯材，也稱為交聯PVC。此泡沫屬於熱固性泡沫，由德國人林德曼在20世紀30年代後期發明的。

而PET泡沫(Airex)是最近幾年才開始研製生產的泡沫，屬於熱塑性泡沫，生產工藝為擠出發泡，但與PS泡沫不同的是其擠出的寬度有限，所以擠出後要通過熱熔粘接將其拼接成較大的泡沫體以方便使用。

玻璃纖維的質量還可以通過表面改性、上漿和塗覆加以改進，其單位（kW）成本較低。

碳纖維複合葉片

隨著風力發電產業的發展，對葉片的要求越來越高。對葉片來講，剛度也是一個十分重要的指標。研究表明，碳纖維（carbon fiber，簡稱CF）複合材料葉片剛度是玻璃鋼複合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維複合材料的性能大大優於玻璃纖維複合材料，但價格昂貴，影響了它在風力發電大範圍套用。因此，全球各大複合材料公司正在從原材料、工藝技術、質量控制等各方面深入研究，以求降低成本。

葉片的翼型是根據空氣動力學原理設計的，是決定風輪效率和工作情況的決定性因素。