范海光：风电叶片用拉挤复合材料技术要求

范海光：大家上午好！我是来自北京鉴衡认证中心有限公司的范海光，很高兴在这里和大家分享目前风电叶片用拉挤复合材料技术要求。我的报告主要分两部分，主要是应用背景和风电叶片拉挤板应用情况。

近几年在国家政策大力支持下，风机得到了快速发展，相应的主机厂2030年机筒将达到400多米高度，考虑整体设计载荷要求及相应的设计成本过程中，对整个行业的要求有一定的限制。

叶片作为机组主要承载结构，其中主梁结构是叶片的主要承载力的结构。它的重量占整体大叶片的1/3，所以在解决整体叶片重量的情况下，主要是考虑到在主梁方面早期大叶片采用碳纤维于预浸料和碳纤维灌注为主，在成本上有比较大的限制，比如预浸料的材料存放温度相对低一点，碳纤维灌注过程中需要严格控制层间的气泡问题。目前有效的解决方案是使用拉挤板材，这也是近两年国内大叶片在实际制作时主梁应用的材料，主要包括碳纤维拉挤板、碳玻混及纯玻璃钢的拉挤板。

拉挤板的优势主要有以下几点，自动化程度高，机械性能好、质量稳定好，设计友好、可模块化，整体利用率高。对碳纤维、玻璃纤维，对灌注成型和拉挤成型的性能做了对比，拉挤板的整体性能比灌注性能明显提高。另外，以国内某84米型号叶片为例，通过相关的设计对比，重量方面，比灌注的叶片整体重量减建了500公斤，同时拉挤板的应用会降低整体主梁的厚度，会相应减少芯材的用料，初步估算成本会降低3%。另外拉挤板的形状规整，具备实现自动化的条件，可以提高叶片的生产效率。另外，可以节约主梁模具的投入。拉挤板组装过程中使用组装的平台可以通用到各个型号中。

综上所述，拉挤板在整体叶片应用过程中有比较大的技术潜力和成本的优势。

（PPT图示）这是目前拉挤板在成型时的工艺流程图，目前受树脂本身固化性能的特点，它的生产效率主要受固化工序影响比较大，比如环氧树脂需要在较高温度下才能固化，它的生产速度一般是每分钟0.4到0.5米，聚氨酯生产速度更快一些。

（PPT图示）这是国内主要的拉挤板的供应商，用在叶片比较多的有振石华美等等，其他机构也有相应的材料应用，也在做一些研究。

风电叶片的拉挤主梁主要拉挤板的组装结构每层板之间夹杂层间织物，这两种结构是目前叶片拉挤主梁时设计考虑的结构，结构1比较紧密，但考虑到整体的生产效率及后续叶片灌注过程中的灌注工艺要求，如果灌注工艺没有设置合理有可能导致夹层出现干纱的问题，对后续的维修等等了一定难度。目前大部分的叶片设计采用结构2的方式，不管是从组装效率上还是后续的灌注工艺设计上有比较大的优势。

根据前面的介绍，拉挤板整体在选用时是受到整体的截面形状、拉挤板的厚度、宽度等条件的影响，板材的厚度方面，厚度大的优势是在主梁铺陈效率高。目前叶片中选用拉挤板的主要规格有这些，宽度一般是75一直到150毫米，厚度是5毫米和8毫米。

（PPT图示）这是目前拉挤板在组装成主梁时的整体工序，包括放卷、脱模布撕除，组装，在使用主梁定位工装后引入Pg固化，早期部分叶片厂家工艺经验可能不足，使用了一些组装工装相对比较简单，出现了很多问题。比如图中拉挤板之间的台阶、错位，拉挤板与两侧芯材之间的间隙，这种结构对于拉挤板主梁区域结构强度受到影响，另外也会出现硬力集中的问题。

另外常见的问题包括倒脚开裂、拉挤板台阶、污渍和错位的情况。

拉挤板复合材料相对于风电叶片常用的材料属于全新材料，行业内对其技术要求及测试体系尚需要深入研究，为了保证整体的产品质量，目前叶片厂采用6个维度进行拉挤板生产评估。前三个方面可以采用第三方认证的技术。

鉴衡已经对国内近三十款拉挤板主梁叶片型号做了认证，我们熟悉拉挤板材应用中的性能要求及存在的问题点。拉挤板认证包括性能测试和整个工厂的认证，包括制造能力和质量保证能力的评估。性能测定主要进行静载、疲劳测试，根据叶片运行环境要进行高温和低温测试。

（PPT图示）这是目前在测试方面的测试项目和参考的测试标准。工厂检查方面，我们对拉挤板整体的生产各个工序、相关影响的关键点进行检查，包括从原材料的检测项目是否具有合理性，固化工艺和设计的合理性及最后包装的合理性进行评估。目前拉挤板生产过程中主要缺陷比较多，包括尺寸偏差等情况，对于这些问题，拉挤板厂家是否采取了相应的潜在的分析或制定相关的措施及现场措施的执行情况，我们会对整体的情况做评估来评价整体的叶片厂的整体制造能力及产品的质量水平。

（PPT图示）鉴衡已经完成了相关的拉挤板认证技术文件和过程的评估记录。另外，我们和国内主要测试资质的科研机构、材料厂家和叶片厂有长期合作，在叶片测试过程中可以保证能够顺利进行。

后续根据目前拉挤板在行业中实际应用的情况我们也希望和行业的同仁在板材测试、材料使用及拉挤板工艺应用过程中进行合作研究。

以上是我报告的内容，谢谢大家！

（文章内容来自于现场速记，未经本人审核）