叶片技术介绍

叶片是风力发电机的一个主要零件，它把风力机与其它机械区分开来，并作为风力发电机的“呼吸中心”起着重要作用。叶片长度决定了风力机能从风中获取多少能量，这是因为它影响着叶轮的扫掠面积。翼型决定了叶片细微的性能。

叶片受人关注，部分是因为可以用多种方法制造叶片：手工雕刻木材，或者用注射成型塑料或拉挤玻纤制造。拉挤是用于生产连续纤维先进复合材料的过程。叶片也会是长60多米的大型复合材料结构。本文将聚焦于手工铺层的玻纤叶片，它们被用于当前大多数的大型风力机上。

叶片不仅要强度大，而且在特殊方向上要有强度。通常采用在特殊方向上的纤维铺层来做到这点。通过设计铺放在叶片中每种材料的纤维以达到特定的强度。仔细选择每层玻纤(或其它纤维)的种类、重量和取向，以满足叶片在强度和模量(刚度/弹性)上的设计要求。

叶片强度主要在主梁帽和支撑梁上，这是一根长的复合材料工字型梁，承载着大部分的负荷。主梁和主梁帽出现的问题通常都是非常严重的。如果叶片的大部分强度是在主梁帽和支撑梁上，那么叶片的其它部分起什么作用呢?答案是：叶片的其它部分是用来从风中捕获能量。从前缘的形状到到叶片本身的宽度，在从风中捕获能量时都起着重要作用。它们被称为翼型。

翼型有不同的形状和大小，取决于你在检查的是叶片的哪一部分。叶尖的翼型和离叶尖10米或离叶根10米处的翼型不同。在沿叶片每个地方，设计翼型使叶片对于在此处的速度和迎风最终攻角最具效率。

2 叶片操作维护问题和提升叶片寿命及性能的建议

2.1 防 雷

由于雷击能引起风力机不同程度的损坏，因此它是工程师关注的焦点，要设法提高叶片在雷击下的生存能力。控制雷击的几种经典方法包括采用叶尖附近裸露的接闪器。这些接闪器和导线相连，把雷击的电流引到叶根。电流在此进入轮毂和主轴，通过电刷把它带到机舱罩的底盘，最后通到地面。但是，即使有一个良好的传导路径至地面，叶片也可能在被雷击中时分层，这是因为叶片中的任何潮气在那时都变成了蒸汽。

2.2 漏 油

因为油渗漏后会穿透叶片层板，引起叶片分离。叶片内部缝隙需要清洁控制。叶片外层的油渗漏能造成污垢，降低其运行效果。

2.3 裂 缝

目测叶片裂缝，这是最容易的一种检查叶片有问题的方法。所有的裂缝应及时报告，以保证它在变成大问题前及时修复。由于裂缝会生长，随着时间的延长，修补起来会比较贵。裂缝会使水进入叶片，在冰融气候中引起叶片损坏。

2.4 污 垢

当翼型变脏后，其性能受到影响。就象一辆汽车的挡风板，叶片也会很快地聚集污垢和虫子。失速调桨风力机在高风速下失速以保护风力机。这些翼型对前缘上的污垢或虫子很敏感，它们会使叶片提前失速。

一个变脏的失速定浆翼型可能会损失20%效率，因此保持干净很重要。在一些地区，每几个星期对叶片进行清洁是很经济的。变桨风力机翼型可避免失速，它和失速定桨叶片不同，不受污垢影响。

2.5 前缘腐蚀

在世界上一些地方，前缘腐蚀是一个严重的问题，而其它地方可能根本不是一个问题。如果你发现前缘腐蚀在你的地区是一个问题时，我们建议使用前缘保护带，它用于叶片前缘。这些带子非常耐用，可以防止腐蚀。

2.6 金属疲劳

虽然大多数叶片使用纤维制造，但一些叶片零件也采用金属。担心的地方是用于桨和叶尖机构的零件托架，因此要寻找这些安装部件的金属支撑架上的裂缝。在拧紧叶片紧固件或螺栓时要小心，过紧或过松都会造成严重的后果。

2.7 冰

叶片上的积冰非常危险，最好的办法是把风力机上的冰都除去。冰减少了翼型的效率，使叶轮失去平衡。在极端结冰条件下，风力机经常被迫关掉。

2.8 可展开的叶尖

这些可移动的叶尖用作刹车装置，防止产生失控。它们用在定桨风力机上。拥有可展开叶尖的叶片需要叶尖维护。针对裂缝和磨损部件，要检查所有的机构。大多数带叶尖的大叶片用电缆连接叶尖至叶根处的激励机构。这些地方的问题涉及叶尖锁断裂、电缆断裂。叶片可以在没有叶尖锁的情况下起作用。但因为叶尖将展开，所以电缆断了，叶片就不起作用了。

在我们看来，有必要问是否所有的叶片应有可展开的叶尖，作为一个最后的安全措施以防止出现失控。在独立桨叶片的风力机上已出现过失控。