Язык

+86-15257130679
Новости отрасли Новости отрасли
Главная / Новости и поделиться / Новости отрасли / Срок службы лопастей ветряной турбины: почему матрица из эпоксидной смолы устанавливает предел

Срок службы лопастей ветряной турбины: почему матрица из эпоксидной смолы устанавливает предел

Категории продуктов

Технологии Цинчжу – Рожденные для экологии, нацеленные на будущее.

Контент

Как долго на самом деле служат лопасти ветряных турбин

В сети продолжает появляться вирусное заявление: лопасти ветряных турбин якобы изнашиваются через три-семь лет. Реальная цифра, подкрепленная десятилетиями полевых данных, ближе к от 20 до 25 лет — тот же расчетный срок службы, на который сертифицирована сама турбина по стандартам IEC 61400. Фактчекеры проследили источник более короткой цифры и не нашли никаких подтверждающих данных; независимые исследования и анализ Министерства энергетики США сходятся в том, что реалистичный диапазон составляет от 18 до 25 лет, при этом 20 лет служат широко используемым базовым показателем в отрасли.

Реже объясняют, почему это число находится там, где оно есть, и почему некоторые лезвия продолжают работать значительно дольше своего первоначального расчетного срока службы, в то время как другие нуждаются в ремонте на несколько лет раньше. Ответ не столько связан со скоростью ветра, сколько с тем, из чего на самом деле сделано лезвие.

Что определяет окончание срока службы лезвия

Лезвие не выходит из строя так, как механическая деталь с движущимися поверхностями. Нет единой точки износа. Вместо этого лопасть проводит весь свой срок службы под циклической нагрузкой — миллионы циклов изгиба, когда она вращается, изгибается и скручивается под изменяющимся давлением ветра. Каждый цикл сам по себе мал, но ущерб накапливается.

Это накопление проявляется тремя способами: микроскопическое растрескивание в матрице смолы, которая скрепляет стекловолокно или углеродные волокна, постепенное отслоение на границе раздела волокна и смолы, где передача нагрузки становится менее эффективной, и расслоение между слоями ламината, которые составляют обшивку лопасти и лонжерон. Исследования, проведенные в рамках программы структурных испытаний Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, сжимают примерно 20 лет ожидаемой нагрузки в одно испытание на усталость, продолжающееся несколько недель, именно потому, что именно этот совокупный процесс растрескивания, а не какой-либо одиночный резкий отказ, определяет практический срок службы лопасти.

Почему матрица смолы является ограничивающим фактором

Стекловолокно и углеродное волокно сами по себе чрезвычайно устойчивы к усталости. Что обычно достигает своего предела в первую очередь, так это система смол, удерживающая эти волокна вместе. Матрица выполняет две функции при циклической нагрузке: поглощает микродвижения между волокнами без образования трещин и сохраняет неповрежденной связь волокна со смолой, чтобы нагрузка фактически передавалась на армирование, а не концентрировалась в слабых местах.

Слишком жесткая смола имеет тенденцию к быстрому образованию микротрещин при многократном изгибании; тот, у которого плохая межфазная адгезия, позволяет волокнам отсоединиться до того, как будет испытан собственный предел выносливости волокна. Именно по этой причине производители лезвий перешли к высокопрочная твердая эпоксидная смола, разработанная специально для ламинатов, критичных к усталости в головках лонжеронов и корневых соединениях, где циклические напряжения концентрируются наиболее сильно. Изменение прочности – улучшение способности смолы изгибаться и поглощать энергию без распространения трещин – оказывает прямое, измеримое влияние на то, сколько циклов нагрузки выдерживает ламинат, прежде чем повреждение станет структурным.

604 High-Toughness Solid Epoxy Resin

Экологические и операционные стрессоры

Усталость материала устанавливает теоретический потолок, но воздействие окружающей среды определяет, насколько близко к нему подойдет данное лезвие. Передняя эрозия от дождя и частиц из воздуха изнашивает защитное покрытие и со временем подвергает нижний ламинат воздействию влаги. Морские турбины сталкиваются с этой проблемой в ускоренном порядке: постоянные солевые брызги способствуют как деградации поверхности, так и, если влага достигает ламината, внутреннему отслоению волокна от смолы.

Циклическое изменение температуры добавляет отдельный стресс. Смола и волокно расширяются и сжимаются с разной скоростью, а повторяющиеся температурные колебания — день и ночь в континентальном климате или экстремальные сезоны — добавляют еще один слой микронапряжения поверх механической усталости. Ни один из этих факторов не действует в одиночку; лопасть, работающая в среде с высокой эрозией, высокой соленостью и широким диапазоном температур, обычно выходит из строя раньше, чем лопасть той же конструкции, работающая внутри страны в более мягких условиях, даже если оба они были построены в соответствии с одной и той же 20-летней спецификацией.

Продление срока службы лезвия за счет выбора материала

Поскольку смоляная матрица часто является ограничивающим фактором, выбор материала, сделанный на этапе производства, имеет большое значение в течение возможного срока службы лезвия. Лезвия, отлитые методом литья под давлением — в настоящее время доминирующий метод производства больших лезвий — зависят от жидкая эпоксидная смола низкой вязкости, разработанная для инфузионного производства. полностью смачивать толстые слои волокон, не оставляя пустот, которые в противном случае с первого дня стали бы точками начала усталости.

Качество склеивания стыков имеет такое же значение, как и сам ламинат. Стыки лонжерона с оболочкой и корневые соединения часто являются местом возникновения повреждений при эксплуатации, поэтому эпоксидные системы клея и герметика, используемые при склеивании лезвий изготавливаются отдельно от ламинирующей смолы с собственными требованиями к прочности и заполнению зазоров. В совокупности — прочность матрицы, свойства текучести на уровне инфузии и характеристики адгезии линии склеивания — именно эти варианты отличают лезвие, срок службы которого достигает 20 лет в соответствии с графиком, от лезвия, требующего раннего вмешательства. Для производителей, оценивающих системы эпоксидной смолы, созданные для применения в ветроэнергетических композитах Срок службы лезвия фактически определяется спецификациями смолы, задолго до того, как лезвие покинет завод. Более широкие аспекты производства композитов, в том числе эффективность систем смол в различных конструкционные композитные материалы на основе матриц из эпоксидных смол , следуйте тем же принципам усталости и сцепления.

ПредыдущийСледующий
Сопутствующий продукт
Х Фейсбук
Продукция Новости и поделиться