用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物制造技术

本发明专利技术提供了一种用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，包括：第一纤维层，包括多个第一子纤维，第一子纤维被配置为沿叶片长度方向的0

【技术实现步骤摘要】
用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物


[0001]本专利技术涉及风力发电机
，特别涉及一种用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物。

技术介绍

[0002]近年来，随着各国对环境的重视度提高，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。清洁能源作为一种新型能源，与传统化石燃料相比具有分布广泛、可再生、环境污染小等优点。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。另外，由于近年来因不可抗力对人员流动的限制，诸如风力发电机之类无需人员操作亦可长期运行的发电装置的优势愈发凸显。
[0003]风机叶片是风力发电机组的关键核心部件之一。叶片设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，对风电场运营成本影响重大。从零部件价值量的角度来看，叶片价值量极大，其成本约占风机总成本的22.2％，2018
‑
2020年对应的市场空间约为130亿元。随着风电机组尺寸的增大及海上风电的发展，叶片将越来越长且拥有更高叶尖线速度 (至120米/秒)，未来风电机组叶片的大型化和轻质化将成为叶片发展主要方向。
[0004]目前，风电叶片主要以玻璃纤维作为增强材料，风电叶片叶根增厚层用的玻璃纤维织物主要是E
‑
TTX1200和E
‑
TTX1215产品，在拉伸性能上难以满足满大叶型增厚层的设计要求。因此开发大叶型壳体用玻璃纤维织物对推动风电的发展具有积极的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，以解决现有的风电叶片材料在性能上难以满足未来风电设计要求的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，包括：
[0007]第一纤维层，包括多个第一子纤维，第一子纤维被配置为沿叶片长度方向的0
°
角延伸；
[0008]其中所述第一纤维层的面密度≥1100g/m2。
[0009]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，还包括：
[0010]第二纤维层，包括多个第二子纤维，第二子纤维被配置为沿叶片长度方向的+θ
°
角延伸；以及
[0011]第三纤维层，包括多个第三子纤维，第三子纤维被配置为沿叶片长度方向的
‑
θ
°
角延伸；
[0012]其中所述第一纤维层位于第二纤维层和第三纤维层之间，或者第二纤维层和第三纤维层铺叠在一起后，第一纤维层铺叠在第二纤维层的外侧而不与第三纤维层接触，或第一纤维层铺叠在第三纤维层的外侧而不与第二纤维层接触。
[0013]在本专利技术中，术语“叶片长度方向的x
°
角”是指与叶片长度方向成x 角度的方向。x
表征角度，单位为度(degree)，其可为正数也可以为负数。在本专利技术的教导下，也可以采用其他角度表征方式，例如弧度。可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，
[0014]其中第二纤维层和第三纤维层的面密度相等，均在125
‑
225g/m2范围内，以使得织物的总面密度在1400
‑
2400g/m2范围内。
[0015]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，
[0016]其中织物的总面密度为1460g/m2,其中第一纤维层的面密度为 1150g/m2，第二纤维层与第三纤维层面密度均为150g/m2；或
[0017]织物的总面密度为2136g/m2，其中第一纤维层的面密度为1720g/m2，第二纤维层与第三纤维层面密度均为200g/m2。
[0018]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，
[0019]其中30≤θ≤60，使得第二纤维层和第三纤维层为第一纤维层提供支撑，保证第一纤维层在编织及后期产品成型过程中的稳定性的同时，为叶根提供剪切刚度。
[0020]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，其中所述第一纤维层、第二纤维层和第三纤维层通过有机纤维或无机纤维捆绑在一起，形成一个或多个增强单元，一个或多个增强单元为叶片的叶根提供各方向刚度；以及
[0021]第二纤维层和第三纤维层的偏转角度相等，使得叶根成型过程中第二纤维层和第三纤维层形成对称平衡铺层，减小第二纤维层和第三纤维层的翘曲变形。
[0022]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，还包括：
[0023]第四纤维层，包括多个第四子纤维，第四子纤维被配置为沿叶片长度方向的90
°
角延伸；以及
[0024]编织线，被配置为通过经平或变经平方式将多层纤维进行捆绑，其中所述编织线为有机纤维或无机纤维；
[0025]其中所述第四纤维层位于第二纤维层的外侧或第三纤维层的外侧，其中所述第四纤维层的面密度为2g/m2。
[0026]可选的，在所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物中，
[0027]其中第一纤维层、第二纤维层和第三纤维层均为玻璃纤维，并且第一纤维层、第二纤维层和第三纤维层的模量为80
‑
82Gpa或87
‑
92GPa，第二纤维层和第三纤维层的模量相等。
[0028]本专利技术还提供一种风力发电机叶片，其叶根或部分叶根由上述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物经真空灌注成型。
[0029]可选的，在所述的风力发电机叶片中，包括沿长度方向布置的叶根、叶中段和叶尖，叶片通过叶根与轮毂连接；
[0030]叶根由以下任意一种或多种方式形成：
[0031]多层不同长度的所述织物依次铺叠在模具中；
[0032]所述织物与其他类型的织物混合铺叠在模具中；
[0033]单独预制叶根成型后，再与叶中段和叶尖通过共灌注或机械连接方式结合在一起；和/或
[0034]叶根与叶中段和叶尖直接灌注固化与树脂结合成型。
[0035]本专利技术的专利技术人通过研究发现，目前市面的叶根增强传统方案一般为两种，一种采用传统的三轴1215g/m2或975g/m2织物，其拉伸模量仅约 30GPa，较难满足目前大叶轮对叶根的载荷需求。另一种为了提高叶根的整体承载能力，采用不同比例的单轴1200g/m2织物和小克重双轴织物的组合铺层，但是受限于现有单轴织物的编织结构，对玻璃纤维的利用率较低，造成长叶片的叶根设计重量过大的问题，而且该铺层方案易产生褶皱，影响产品质量。
[0036]另外专利技术人还进一步分析了现有技术的不足，例如中国技术专利 CN211689379U提出一种高模量大克重玻璃纤维织物，其总面密度为 1375
‑
1385g/m2，其中0
°
纤维克重为860
‑
870g/m2，双轴纬向纱的克重为 500
‑
510g/m2，但是该织物性能仍然难以满足大叶片叶根对于抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，包括：第一纤维层，包括多个第一子纤维，第一子纤维被配置为沿叶片长度方向的0
°
角延伸，其中所述第一纤维层的面密度≥1100g/m2。2.如权利要求1所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，还包括：第二纤维层，包括多个第二子纤维，第二子纤维被配置为沿叶片长度方向的+θ
°
角延伸；以及第三纤维层，包括多个第三子纤维，第三子纤维被配置为沿叶片长度方向的
‑
θ
°
角延伸，其中所述第一纤维层位于第二纤维层和第三纤维层之间。3.如权利要求2所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，第二纤维层和第三纤维层的面密度相等，均在125
‑
225g/m2范围内，以使得织物的总面密度在1400
‑
2400g/m2范围内。4.如权利要求3所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，织物的总面密度为1460g/m2,其中第一纤维层的面密度为1150g/m2，第二纤维层与第三纤维层面密度均为150g/m2；或织物的总面密度为2136g/m2，其中第一纤维层的面密度为1720g/m2，第二纤维层与第三纤维层面密度均为200g/m2。5.如权利要求2所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，30≤θ≤60。6.如权利要求2所述的用于风力发电叶片叶根的增强玻璃纤维织物，其特征在于，所述第一纤维层、第二纤维层和第三纤维层通过有机纤维或无机纤维捆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向阳，马豪，孙晓宇，任莉莉，
申请(专利权)人：远景能源有限公司，
类型：发明
国别省市：