TYCOR W芯材显著降低加长叶片的成本和重量

作者：Fred Stoll

欢迎访问e展厅 展厅 3 风力发电机展厅 风力发电机,... WebCore Technologies公司的总工程师Fred Stoll解释了TYCOR W芯材能够帮助风机叶片设计人员降低加长叶片的成本和重量，同时又能为风机运营方提供更高品质的原因。 尽管面临巨大的经济压力，根据2011年的统计数字显示，2010年的全球风电行业经历了创纪录的一年，基本上是因中国和欧洲的行业扩张所致。随着风力发电进一步向内地推进，将其范围延伸到海上，并继续增加其尺寸规模和容量，工程技术人员被赋予了新的使命，他们需要在设法降低叶片成本和重量的同时，开发出能够耐受苛刻工况的长度更长、性能更高的叶片。 对于在远离公司本部建造生产设施的风力涡轮机制造公司而言，具备效率优化和获取现成供应资源的能力也至关重要。 TYCOR W是一种纤维增强的复合芯材，可以帮助风电叶片设计人员降低长叶片的成本和重量，同时为运营方提供质量更高的产品。这种芯材是由位于美国俄亥俄州Miamisburg的WebCore Technologies公司生产的，这种材料还消除了供应局限，能为更广泛地区的客户提供可靠的供应货源。 节省成本 减轻重量 TYCOR W已经在风电叶片上使用了数年，在对产品进行评估和制造审查以后，于2010年获得了TYCOR W1、W2、W3和W4的劳氏认证。 由于具备独特的物理性能，TYCOR是首类可以在整个叶片上使用来制造三明治结构的纤维增强芯材。 “一般而言，当谈到降低叶片成本的问题时，人们常常关注于材料（如玻纤）本身。”WebCore公司的销售工程部负责人Scott Campbell说，“与现有材料相比，TYCOR具有成本优势。不仅如此，通过大量减少芯材浸润所需树脂量，TYCOR的工程设计和性能还使成本的节约成倍地增加。对于一家使用TYCOR产品的客户而言，芯材和树脂两方面的节约可使材料的总费用减少9%。从长远来看，我不知道还有哪种材料可以实现这种类型的成本节约。” 夹芯技术包括纤维增强材料（如E玻璃纤维纱或纤维毡）与低密度闭孔泡沫在工程结构体系内的结合。使用真空灌注工艺进行叶片生产的制造商是TYCOR的目标用户，使用该材料制造叶片，每个叶片能比使用巴沙轻木为夹芯材料的叶片减重约1000lb，能比以低密度聚氯乙烯（PVC）泡沫为主要芯材，并结合部分巴沙轻木的混合材料叶片减重约500lb。 这种复合芯材的内部纤维结构以及细小的泡孔尺寸固有的可渗透性，使得树脂的渗透容易进行并易于控制，不必依靠沟槽等会增加树脂吸收率的结构。与一英寸厚的巴沙轻木相比，同样厚度的TYCOR能够节约0.5lb/ft2的重量，减少0.2 lb/ft2的树脂吸收量。由于复合芯材具备高度的轮廓性和柔韧性，因此不论是在弯曲部位还是在平直部位，树脂的吸收量都较少。 Campbell说：“使用TYCOR带来的重量节省意味着叶片可以做得更长、更大，而不必使用更加昂贵的特殊材料。重量更轻的叶片给风机运行机构的其他部件所造成的压力会更小。” 使用这种芯材能够减少重量，这意味着设计人员可以在叶片的其他部分使用其他的织物增强体进行增强以提高制造质量。 “当你的设计无需过多地考虑重量的时候，你就能做出选择，提高制造的品质和速度。” 所使用的复合芯材制造工艺允许对产品的片材尺寸进行修改，从而优化夹芯片材的装配效益。 “装配效益被提高了10%。”Campbell说，“若加上因采用TYCOR而节约的材料成本，则材料总成本的节约也高达10%。” 尺寸为1.2m×2.4m的大型夹芯片材减少了大型叶片制造所需的芯材片段。由于接口较少，叶片生产企业能够获得芯材片段之间更好的配合，装配时产生的误差也更少。更大的夹芯片材和较少的接口也有助于减少树脂的用量，促进树脂灌注的均匀性，并获得更高的叶片质量。 可靠的供应 随着风机生产企业继续在远离其公司本部的地方发展生产设施，他们也在寻求稳定和充足的采购来源。而为了能够在越来越偏远的地区开展系统制造工作，叶片生产企业也需要获得优质组件。 Campbell说：“TYCOR提供了能够替代巴沙木或PVC泡沫的工程产品，而且还不会出现与这些材料相关的供应限制和产品质量的问题。” “WebCore能够快速而经济地提升产能，并以按需及时发货为其复合芯材的供应基础。我们采用一些传统的现有复合原料（直接玻璃纤维无捻粗纱、短切毡和绝缘泡沫），因此产品的供应从来不会成为问题。” Campbell指出，复合芯材的及时供应率达到了100%。 除了能够及时供货之外，TYCOR W从未因为质量问题造成工厂运行时间的损失。TYCOR W根据ISO和GL质量标准进行生产制造，在生产开始之前，WebCore公司会在其生产车间里对原材料进行检验。 “为了优化其风电叶片产品，客户与我们共同制定新的标准。为了确保满足新标准的要求，我们在生产的每个阶段都对复合芯材进行检验。”Campbell说，“这对天生具有可变性的巴沙轻木而言是不可能做到的。即使是泡沫材料，其密度也会发生变化，从而对一致性产生影响。” 设计灵活性 复合材料芯材有四种标准等级，从而为设计人员和生产企业带来设计的灵活性，并能将芯材用于整个叶片之上。 TYCOR W4被设计用于叶片的高强度区域（或叶片根部）发挥其作用，并能提供替代巴沙轻木的可选方案，其重量更轻、成本效益更高。 TYCOR W1和W2与苯乙烯丙烯晴（SAN）和 PVC泡沫相比更具成本效益，同时又能保持这些用于叶片中段和顶端、强度较低的芯材所具有的高度均一性和减重特性。 对于叶片生产企业而言，采用TYCOR能让他们以同样的重量制造更长的叶片，让风电场业主补集更多风能。设计安全裕度的提高允许其在关键高应力区域采用额外的增强材料。 “设计人员在为加长叶片选择增强材料时，还能拥有更大的灵活性。”Campbell说，“这种纤维增强复合芯材的出现，让设计人员得以考虑以前的重量预算所不容许的各种改进措施。” 为了满足叶片生产企业对更长、更重的叶片的制造需要，WebCore公司于去年上半年又推出了TYCOR W5X。这款新的芯材产品增加了叶片在L方向和T方向上的剪切性能。叶片生产企业可以优化新叶片和现有叶片的三明治结构设计，在高应力区域获得高横向剪切强度，并在壁薄且负载较高的腹梁和壳体部分获得高横向剪切刚度。 随着设计人员对如何使用重量更轻、质量更高，以及更具经济性的复合芯材获得更加深入的了解，许多设计者为了建造性能更好的叶片，开始围绕TYCOR W的特性展开设计。通过帮助生产企业实现效率的最大化和生产成本的最小化，TYCOR W为促进风能的实用性提供了一种关键材料。 更多信息：美利肯公司于2012年2月宣布已经收购了Webcore Technologies公司纤维增强复合材料相关的业务资产。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/16/2012)