风机叶片涂装工艺的研究.doc

风机叶片涂装工艺的研究中北大学2008届毕业论文第页共NUMPAGES67页风机叶片涂装工艺的研究摘要：风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能，约占总成本的15%～20%。并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性。因此，叶片的制造质量水平十分重要。目前大型风力发电机的叶片基本上由各种复合材料制成，因此叶片技术与复合材料技术密切相关。一台风机的服役期限大约是20年，作为风机叶片的复合材料应该至少满足在此年限内的完好，而此在过程中玻璃钢叶片要经历紫外线的照射，大风，海水及含盐潮湿空气的侵蚀，以及沙石的击打。大型风机的叶片所在高度大多在50m以上，导致叶片的修补比较困难，成本比较高。为了解决上述问题人们开发了表面涂装工艺使得风机叶片具有更强的抗疲劳性、抗冲击性、耐老化性、耐腐蚀性和耐热性等，这样可以大大的节约发电成本。本文对叶片涂装工艺，涂料系统及涂装环境进行了简单研究，拟出一最佳涂装工艺流程，以此增加叶片的使用寿命，节约维护成本。关键词：风机叶片，后期处理，涂装工艺。1前言1.1全球风能现状及风电发展风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本。风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景最好的发电方式之一。此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速[1]。根据全球风能理事会的统计，全球的风力发电产业正以惊人的速度增长，过去10年平均年增长率达到28%，全球安装量达到了7400万KW，意味着每年在该领域的投资额达到了180亿欧元[12]。截至2007年底全球新增风电装机容量超过2000020000MW，美国、西班牙和中国分别以新增5244MW、3522MW和3449MW位列世界新增装机容量前三强。到2007年底，全球风电装机总量达到94112MW，比2006年总装机容量增加27%[23]。2007年，全球风电资金中9%投向了中国，总额达16.2亿欧元，中国有望成为全球最大的风电市场。1.2我国风能现状我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿KW，其中，陆地上风能储量约2.53亿KW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿KW，共计10亿KW。而2003年底全国电力装机约5.67亿KW[34]。1.2.1"三北"（东北、华北、西北）地区风能丰富带包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省/自治区近200km宽的地带，风功率密度在200～300W/m2以上，有的可达500W/m2以上，可开发利用的风能储量约2亿KW，约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。但是，建设风电场时应注意低温和沙尘暴的影响，有的地方联网条件差，应与电网统筹规划发展[5]。1.2.2东南沿海地区风能丰富带东南沿海受台湾海峡的影响，陆地局部风能丰富地区,每当冷空气南下到达海峡时，由于狭管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，这是风能大有开发利用前景的地区。沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000～8000小时。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50km50㏎之内。1.2.3内陆局部风能丰富地区在两个风能丰富带之外，风功率密度一般在100W/m2以下，可利用小时数3000小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。1.2.4海上风能丰富区我国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约7亿多KW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。海上风的湍流强度