IntegralBlades西门子风电机组叶片制造的独特技术.doc

IntegralBlades：西门子风电机组叶片制造的独特技术所有西门子SWT-1.3-62 、SWT-2.3-82 、SWT-2.3-82 VS、SWT-2.3-93 和SWT-3.6-107 机组的叶片制造都采用了西门子特有的叶片专利技术IntegralBlade技术，叶片的制造采用玻璃纤维增强环氧树脂材料，叶片的外型设计代表了目前先进的风机空气动力学。西门子风力发电集团的IntegralBlade 技术，所制造的风机叶片可以在一个封闭的过程中完成叶片的成型制造。玻璃纤维增强材料的干燥通过一个封闭的外部模具和一个扩展的内部模具的特殊组合完成铸造。完成玻璃纤维增强材料的层压之后，环氧树脂材料在真空环境中注入，此后，叶片在封闭的模具中经高温淬硬，一步完成完整、无缝的叶片制造。与其它制造商所采用的传统叶片制造方法相比，IntegralBlade 所具有的优点包括：该方法节省人力和空间，制造过程中仅需一个模具组；在外壳和承重杆之间没有公差，使最终的叶片结构完整，不存在胶水粘连部件，从而避免了裂缝、水分侵入、雷电对这些潜在威胁对叶片薄弱环节的不利因素。由于IntegralBlade制造过程的封闭性，叶片制造工厂提供了一个干净、漂亮的工作环境。应用于叶片的树脂材料也不会释放VOCs，暴露于变应性复合物的风险被降至最低。表：IntegralBlade 技术专利链接专利名Method for manufacturing mill blade公告号US2003116262公告日2003-06-26申请人BONUS ENERGY AS (DK)申请号US20020292904 20021113发明人STIESDAL HENRIK (DK); ENEVOLDSEN PEDER BAY (DK); JOHANSENKAJ (DK); KRISTENSEN JENS JORGEN O (DK); NORLEM MICHAEL (DK); WINTHER-JENSEN MARTIN (DK)同族专利EP1310351 (A1)，EP1310351 (B1)优先权号DK20010001686 20011113; DK20010001745 20011122风机材料数据库增加叶片材料实验数据据Sandia 国家图书馆的报道，MSU/DOE复合材料失效数据库（“MSU/DOEFatigue Database for Composite Materials”）中增加的一个新的数据库，可帮助人们提高对风机主要叶片材料的认识。据美国国家实验室称，该数据库是全球最大的风机材料领域的公开数据库之一，美国最大的风机材料数据库。最关键的是，其中的数据直接面向公众。该数据库的共享数据涉及17年来关于150种不同复合材料的10,000 多项研究成果，由Montana 州际大学(MSU)的John Mandell、Dan Samborsky 和学生们汇编完成。该项工作由Sandia 国家图书馆出资，MSU 的材料科学教授Mandell负责完成。相关链接：/composites/People/Publications/publications.htm液压技术在风力发电中的应用概况风力发电机的驱动系统风力发电机使用两个驱动系统，即制动系统(偏转器和主轴一高速轴回转系统)和叶片角度控制及机舱偏转器回转控制系统。制动系统用液压控制，而叶片和偏转器的控制则用液压或电气驱动方式。采用哪一种传动的争论在风力发电机的设计中也不例外。至于采用液压还是电气来控制叶片角度的输出功率、速度或频响，一般取决于制造厂家的经验而定。下表为日本生产的2500 kW 级风力发电机驱动系统的实例。角度控制系统设计时主要应考虑当风力发电机遇到像台风等强风力时，机组能立即停止运行，以使电源中断，而此时的叶片需要控制在和风向相平行的位置上，确保叶片不再转动，电源中断后，机组的能量贮存系统开始工作，如液压蓄能器或蓄电池。用液压控制时，角度控制用液压直线驱动器(液压缸)，用电气控制时，采用电气回转式驱动器。装在主轴内的液压直线驱动器，停止时应用的蓄能器也装在轴内。国外液压直线驱动器是将液压、电子、电气的优点融合在一起的液压直线驱动装置（Electro-hydraulic system），简称Hybrid系统，这种系统节能是值得提倡采用的系统。这种系统在世界上首次用于风力发电机日本新能源产业技术综合机构（NEDO）委托日本富士重工业（株）研发和制造的离岛风力发电系统已于2003年3 月完成，其中的电气液压系统由日本航空液压制造商萱场（株）制造。以下两图分别为离岛风电系统和液压系统。这种由液压缸、液压泵、AC 马达、蓄能器、电磁阀、传感器和动力源组成的集成式电气液压伺服驱动系统具有动态性能好，输出功率大，电气安装性和维护性好等优点。它可以降低液压系统的缺点，如漏油和油污染的影响，使可靠性得到显著提高，而当电力中断时，又能充分显示出液压传动的优点，即和液压缸串联的液压缸，从蓄能器获得供油，使叶片迎风面和风向平行，使叶轮停止转动。液压系统由带位置传感器的液压缸和双向供油的齿轮泵直接供油，中间没有阀，减少了压力损失和漏油点，这种系统比伺服控制系统节能40以上。除上述Hybrid系统外，在国外，叶片角度控制和偏转器回转也有采用直线式电液伺服比例液压缸和回转型液压比例伺服驱动马达的。这些系统具有动静态性能好，寿命长等优点，但在节省能耗和油液污染度等方面较Hybrid系统差。不断克服上述缺点提高可靠性是业界关注的问题，也才能提高和电气控制系统的竞争能力。目前世界各大公司提供的风电液压系统，广泛采用比例伺服闭环控制系统。美国Parker 公司为风力发电提供各种液压元件和成套风电系统(包括制动、偏转器和叶片角度等的控制系统)。角度控制系统由特殊设计的液压缸组成，装在风轮轮毂内，液压缸内装有位置传感器，缸上还集成了所需的液压阀，每台风电设备都设有二三套独立的角度控制系统(每个叶片一个)。该系统具有高可靠性和安全性，动静态性能好，维护方便，泄漏少等优点。系统采用高性能比例伺服控制可以由模拟信号或数字信号控制。Parke 公司提供的阀总成预先都经过严格试验，可减少安装调试时间，降低成本，还可节省运行维护费用。液压源由过滤性能良好的单独液压站提供。偏转器回转系统具有良好的保持叶片正确与风向对中，使风力发电具有良好的性能。Parker 公司可提供电控和液压控制两种系统，液压系统可实现更加紧凑的直接驱动，还具有良好的过载保护，避免部件损坏，系统采用闭环比例伺服控制，动态和静态性能好。Parker 公司为和上述三个系统配套，还提供独立的过滤性好并可在停电故障时，由蓄能器提供的液压动力源，保证安全停止和机组安全。美国伊顿（Eaton）公司在风力发电液压控制系统方面做了不少研究工作，所提供的风轮叶片角度闭环比例控制系统可承受高温、低温的工作条件，系统的动静态性能好、位置精度高。德国博世力士乐公司是欧洲风力发电液压系统和电气系统的供应商，可以成套提供机组用的增速齿轮箱、制动系统、风轮叶片控制系统、偏转器控制系统。根据用户需要可提供电气控制系统和液压比例伺服闭环系统。液压驱动系统已广泛用于大型风力发电机组。制动系统机舱和主轴一高速轴回转系统采用液压圆盘片式制动器主轴高速轴回转系统是供直径60100m