توربین بادی تیغه انتخاب مواد

توربین بادی تیغه انتخاب مواد

تیغه بخش مهمی از توربین های بادی هستند. انرژی باد را به روتور ژنراتور آن را به چرخش و قطع خطوط مغناطیسی نیروی از برای تولید برق باعث انتقال. برای اطمینان از کارکرد های طولانی مدت، امن در محیط های بسیار سخت در این زمینه مورد نیاز برای مواد تیغه است: 1 دانسیته و بهینه خستگی استحکام و خواص مکانیکی قادر به مقاومت در برابر شرایط دشوار و بارهای تصادفی (مانند طوفان ) Test از (و غیره) بهره برداری ایمن برای بیش از 20 سال را تضمین می کند; 2 هزینه (با دقت بیان به عنوان هزینه اختصاص داده شده به هر کیلووات) است کم; 3 کشش تیغه، رخوت چرخش و مشخصه فرکانس ارتعاش طبیعی باشد و به کل انتقال ثبات بار سیستم قدرت نسل است خوب; 4 مقاومت در برابر خوردگی، اشعه ماوراء بنفش (UV) مقاومت و مقاومت در برابر رعد و برق اعتصاب خوب است; 5 هزینه نگهداری کم است.

زمین به طور کامل می تواند نیازهای فوق را برآورده و بهترین مواد پره توربین باد است.

1.1GFRP

بسیاری از پره فن های بزرگ تجاری در حال حاضر ساخته شده از پلاستیک تقویت شده فیبر شیشه ای (GFRP) ساخته شده است. ویژگی های تیغه های GFRP عبارتند از:

1 با توجه به ویژگی نیروی فن پره، قدرت و سختی تیغه فن عمدتا نیروی طولی است که، آیرودینامیک خم و نیروی گریز از مرکز است. آیرودینامیک بار خم بسیار بزرگتر از نیروی گریز از مرکز است و تنش برشی ایجاد قیچی و چرخش بزرگ است. که تیغ فندک می تواند با استفاده از نظریه نیروی تحت فایبر گلاس (GF) GF اصلی در جهت طولی تیغه، می توان قرار داد.

2 airfoil آسان به شکل، می تواند دستیابی به حداکثر کارایی ایرودینامیکی برای رسیدن به بهترین آیرودینامیک اثر، استفاده از شکل آیرودینامیک پیچیده تیغه، تیغه متفاوت وتر طول ضخامت زاویه چرخش و airfoil در شعاع های مختلف از طراحی چرخ بادی مانند تولید فلز بسیار دشوار است. در همان زمان پره های GFRP انبوه تولید می شود.

3 زمان استفاده است تا 20 سال می تواند مقاومت در برابر بیش از 108 بار خستگی متناوب GFRP است بالاتر استحکام خستگی کم درجه حساسیت میرایی داخلی بزرگ و خوب عملکرد لرزه ای.

4 مقاومت به خوردگی خوب GFRP چون اسید و قلیایی و مقاومت در برابر بخار آب، فن می تواند به خارج از منزل نصب شده. که توربین های بادی و پره های آنها تجربه test متنوعی به خصوص برای مزارع بادی دریایی را که در سال های اخیر، توربین های بادی در دریا، نصب شده می تواند.

به منظور بهبود عملکرد GFRP GF نیز توسط گرمائی سایزینگ و پوشش می تواند اصلاح شود. مطالعات انجام شده در ایالات متحده نشان داده است که استفاده از فرکانس رادیویی رسوب پلاسما برای پوشش E-GF مقاومت کششی و خستگی آن سطح فیبر کربن (CF) برسد.

نیروی مشخصه از GFRP است در حالی که نیروی ها دیگر مسیر نسبتا کوچک است که آن بالا تنش های کششی در جهت GF می تواند تحمل.

تیغه شامل پوست و پرتو اصلی. ساندویچ پوست لایه میانی چوب بالسا یا فوم سخت است و لایه های فوقانی و تحتانی GFRP است. لایه ای شامل لایه بدونجهت و لایه ° ±45. لایه بدونجهت می توانید با پارچه بدونجهت یا GF بدونجهت, به طور کلی با 7 گذاشته یا 4GF پارچه به مقاومت در برابر تنش محوری تولید شده توسط نیروی گریز از مرکز و پنوماتیک لحظه خم; به منظور ساده کردن فرایند قالب لایه GF درجه ±45 می تواند حذف. 1:1GF پارچه در استفاده می شود, که امتداد محوری جهت مقاومت در برابر تنش برشی عمدتا ناشی از گشتاور گذاشته و به طور کلی در خارج لایه بدونجهت گذاشته است. شکل ساختاری پرتو می تواند ساختار ساندویچ یا یک ساختار جامد GFRP. با این حال، مفصل از پوست و پرتو اصلی است که کلاه مشاجره باید ساختار GFRP جامد باشد. این است زیرا بخشی از پرتو تعامل با پوست و استرس زیادی است و قدرت و سفتی پوست باید تضمین شود.

1.2CFRP

با بهبود باد توربین طراحی تیغه فناوری تولید انرژی باد در جهت قدرت بالا و پره های طولانی توسعه. افزایش طول تیغه تمایل به افزایش کیفیت تیغه. آمار در طول تیغه از 10 تا 60 متر نشان می دهد که افزایش توده تیغه توسط مکعب طول. وزن سبک تیغه مهم در عملیات، خستگی زندگی و انرژی خروجی است. که تیغ بار متناوب به دلیل گرانش آن تولید، تیغه خود و واحد مانده است. کاهش وزن تیغه کیفیت ساختار توپی nacelle برج و مانند آن را کاهش می دهد.

تیغه های بزرگ سختی یک مشکل بزرگ است. به منظور اطمینان حاصل شود که نوک تیغه برج تحت بارهای باد شدید لمسی، تیغه باید سختی کافی را داشته باشد. به منظور کاهش کیفیت تیغه و شرایط قدرت و سفتی روشی موثر برای استفاده از فیبر کربن تقویت شده پلاستیکی (CFRP) است. مدول کششی CFRP 2 تا 3 بار از GFRP است. تیغه های بزرگ با CF تقویت می کشد استفاده کامل از خاصیت ارتجاعی بالا و نور آنها وزن. با توجه به تجزیه و تحلیل، CF/GFRP ترکیبی طرح افزایش می تواند به کاهش وزن برگ 20% ~ 40%. با توجه به طرح های پژوهشی توسط شرکت اروپایی کمیسیون اروپایی با بودجه، علاوه بر CF به ¢ 120 m تیغه روتور می تواند به طور موثر کاهش کیفیت کلی 38%، و همچنین کاهش هزینه طراحی با 14 درصد در مقایسه با GF. مشابه دیگری مطالعه در تجزیه و تحلیل اشاره نیز که کیفیت تیغه فن ساخته شده با اضافه کردن CF حدود 32 درصد در مقایسه با GF کاهش خواهد یافت.

در حال حاضر، جهان بزرگترین CF/GFRP ترکیبی پره فن تیغه طول 56 متر توسعه یافته توسط Nodex برای باد دریایی 5MW تغذیه است. Nodex نیز توسعه و پره فن CF/GFRP 43m (9.6t) برای دکل 2.5MW واحد. Enercon CFRP تیغه برای استفاده در 4.5 مگاوات توربین های بادی را توسعه داده است. آیا CF برای تیغه بزرگ پیشرفته هنوز بحث برانگیز است. برخی از مردم بر این باورند که معرفی CF تکنولوژی در صنعت انرژی بادی "عجیب و غریب" و گران است و در صورت امکان باید اجتناب شود. با این حال، بسیاری از مهندسین سازه معتقد هستند که قانون طبیعی مقیاس نشان می دهد که به عنوان طول تیغه افزایش توده سریعتر از استخراج انرژی را افزایش می دهد. بنابراین، استفاده از الیاف هیبرید CF یا CF/GF لازم برای سرکوب افزایش در توده است. در همان زمان به منظور کاهش هزینه انرژی باد نیز لازم به منظور توسعه دیگر تیغه با استحکام کافی است.

اگرچه عملکرد CFRP خیلی بهتر از GFRP، توانایی استفاده از CFRP در مقادیر زیاد در پره های فن بستگی به قیمت مقایسه کنید. و تیغه یا توربین باد کل سبک ترین است, قیمت گران ترین هم. قیمت تیغه با CFRP آماده هنوز هم بیش از حد بالا حتی اگر قطره قیمت CF به $11 كيلوگرم است. بنابراین، ما در حال حاضر در عمق از تکنولوژی فرآیند کنترل کیفیت مواد اولیه، و غیره، به منظور کاهش هزینه CFRP در حال مطالعه.

به طور کلی، نوع کوچکتر تیغه (به عنوان مثال، 22 متر طول) ساخته شده از مقدار زیادی ارزان E-GFRP و ماتریس رزین است که عمدتا از پلی استر غیر اشباع تشکیل و رزین وینیل استر و یا اپوکسی رزین نیز ممکن است استفاده شود. استفاده از تیغه های بزرگتر (مانند 42 متر طولانی تر) به طور کلی CFRP یا CF/GFRP و ماتریس رزین عمدتا رزین های اپوکسی.