風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片拉擠片材層間不同纖維布對樹脂流速影響

朱瓊杰 武賽娟 顧繼光 喬小亮 呂召濤

摘 要 在相同條件下，本文研究了不同規(guī)格層間織物和不同織造工藝兩個(gè)因素對層間樹脂填充的影響。通過選材，改善了樹脂在層間的流動(dòng)性，提高了拉擠板材的層間澆注質(zhì)量。工藝試驗(yàn)表明，不同規(guī)格的層間導(dǎo)電布對層間樹脂的填充速度有影響，碳玻璃混合布的填充速度較好。不同的針織工藝對同一規(guī)格的針織物有不同的灌膠率，而且恒實(shí)優(yōu)于宏發(fā)雙軸向織物。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片；拉擠片材；層間織物；流速

The Impact of Different Fabrics Between Pultruded

Plates of Wind Turbine Blade on Resin Filling Speed

ZHU Qiongjie，WU Saijuan，GU Giguang，QIAO Xiaoliang，LV Zhaotao

（Lianyungang Zhongfu Lianzhong Composites Group CO.，Ltd.;Lianyungang? 222000）

ABSTRACT The influence of interlayer fabrics specifications and weaving processes on interlayer resin filling under the same conditions is discussed. The fluidity of resin between layers and the interlayer infusion of pultruded plate are improved by right fabrics. The test result shows that interlayer fabrics specifications have an impact on interlayer resin filling speed and the filling speed of carbon-glass- hybrid fabrics is better. The resin filling rates vary with weaving processes under the same fabrics specification， and biaxial fabrics from Hengshi is better than that from Hongfa.

KEYWORDS wind turbine blade; pultruded plate; interlayer fabrics; resin filling speed

1 引言

拉擠片材在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的應(yīng)用已得到諸多嘗試，其中最重要、最具意義的是用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片主梁的制作。由于拉擠片材其優(yōu)異的性能以及低廉的成本，將其作為風(fēng)力發(fā)電葉片主梁的設(shè)計(jì)方案，目前已經(jīng)成為主流。近年來，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的長度越來越大，最近兩年設(shè)計(jì)的80m～100m的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片主梁，更多的采用拉擠片材（玻板/碳板）。隨著拉擠片材生產(chǎn)工藝的發(fā)展，拉擠片材材料性能以及在葉片上應(yīng)用的研究結(jié)果越來越被大家所了解、認(rèn)識(shí)，但是拉擠片材作為葉片殼體灌注的重要組成部分，其層間樹脂填充的影響因素及灌注工藝方案還需要進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)。

拉擠板材層間樹脂流速有很多影響因素：（1）取樣位置的影響：玻璃纖維布生產(chǎn)過程中由于張力控制的差異，不同位置的品質(zhì)會(huì)存在差異，因此，在制樣時(shí)需要進(jìn)行區(qū)分；（2）樹脂粘度的影響：由于浸潤時(shí)的溶液中含有大量溶劑，在浸潤過程中，溶劑會(huì)快速將玻璃紗潤濕，因此，粘度低的溶液浸潤時(shí)會(huì)比粘度高的溶液快；（3）溫度的影響：不同溫度對流動(dòng)前沿也有影響。樹脂溫度高時(shí)，宏觀流動(dòng)和微觀流動(dòng)的速度差要比低溫時(shí)大。這是因?yàn)闇囟雀邥r(shí)，樹脂粘度降低，增強(qiáng)了流動(dòng)性能，有利于樹脂進(jìn)入纖維束內(nèi)部的流動(dòng)。

本文在以上條件一致的情況下，主要通過對比試驗(yàn)，研究層間織物不同規(guī)格、不同編織對片材層間樹脂填充速率的影響。

2 試驗(yàn)

2.1 主要原材料

纖維布：編號(hào)①為200g/m2［±45°］玻璃纖維布-浙江恒石纖維基業(yè)有限公司；編號(hào)②為200g/m2［±45°］玻璃纖維布-常州市宏發(fā)縱橫新材料科技股份有限公司；編號(hào)③為200g/m2平紋碳?；旌喜?中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司；編號(hào)④為200g/m2平紋碳?；旌喜?江蘇澳盛復(fù)合材料科技有限公司；編號(hào)⑤為200g/m2平紋全碳玻布-中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司；

樹脂：灌注樹脂采用廣東博匯新材料科技股份有限公司的4321A/B環(huán)氧樹脂體系。

2.2 試驗(yàn)方案

針對雙軸布、平紋全碳纖維布、平紋碳?；旌喜歼M(jìn)行灌注試驗(yàn)來驗(yàn)證相同灌注條件下幾種層間織物的樹脂流速。

在透明的試驗(yàn)臺(tái)上方放置1000mm×105mm×5mm的五塊碳纖維拉擠片材，片材下方放置1160mm×120mm幅寬的五種層間織物；在片材中間放置一根φ16纏繞管進(jìn)行灌注然后兩側(cè)抽氣（同一根真空管）；在透明的試驗(yàn)臺(tái)下方放置鋼板尺進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；試驗(yàn)鋪設(shè)如圖1所示。

2.3 試驗(yàn)過程

（1）在試驗(yàn)桌表面涂抹脫模劑，便于脫模；

（2）待脫模劑干燥，在試驗(yàn)桌上將五種纖維布依次鋪好，拉擠碳板分別鋪放在纖維布上，控制碳板兩側(cè)的纖維布余量相同；然后在各碳板之間貼上密封膠條，用來阻隔樹脂，如圖2所示；

（3）拉擠碳板兩側(cè)之間的空隙同樣用密封膠膠條粘接，防止樹脂從碳板兩側(cè)的間隙浸潤，如圖3所示；

（4）鋪放結(jié)束后，開始鋪設(shè)真空輔材，導(dǎo)流網(wǎng)、纏繞管和吸膠粘；

（5）材料鋪設(shè)完成后，封真空薄膜、連接真空泵，開始抽真空；

（6）在玻璃桌下畫線并粘貼一把鋼板尺，便于觀察樹脂流動(dòng)情況，如圖4所示；

（7）灌注并觀察流速，如圖5所示。

3 結(jié)果與討論

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)效果，可以觀察到明顯的流速對比，根據(jù)表1和圖6試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出不同編號(hào)纖維布流動(dòng)速度對比：④>①>②>⑤>③。

4 結(jié)語

本文通過接近生產(chǎn)工藝的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，采用實(shí)際生產(chǎn)的檢驗(yàn)方法和設(shè)備得出試驗(yàn)結(jié)果。最后總結(jié)得出在其它影響樹脂流動(dòng)速度因素相同的情況下：

（1）不同規(guī)格的層間導(dǎo)流布對于層間樹脂填充速度有影響，碳玻混合布速度更優(yōu)；

（2）不同編織工藝（不同供應(yīng)商編織工藝不同），編織的同一規(guī)格的織物，其樹脂填充速率也有差異，恒石的優(yōu)于宏發(fā)的雙軸布，恒石樹脂填充速率達(dá)3.3mm/min，宏發(fā)為2.5mm/min。

此試驗(yàn)對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片拉擠片材層間灌注的相關(guān)工藝設(shè)計(jì)提供了更優(yōu)的參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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