东方电气（天津）风电叶片工程有限公司 300480
【摘 要】本文主要研究了含水率风力发电叶片用巴萨木尺寸和力学性能的影响，也简单阐述了含水率对风力发电叶片的影响。最后简单介绍了巴萨木含水率的影响因素以及控制措施。
【关键词】风力发电叶片；巴萨木；含水率
1 引言
随着风力发电行业的发展，风机单机容量逐渐增大，国外有10MW单机容量的风机在研发中，风机叶片也随之趋于大型化。夹芯材料是风电叶片的关键材料之一，为增加结构刚度，防止局部失稳，提高整个叶片的抗载荷能力，在叶片的前缘、后缘以及剪切梁等部位，一般都会采用夹层结构。PVC作为叶片夹心材料性能不能满足风电叶片的大型化发展。巴萨木以其特有的质轻、高强的特点逐渐应用于叶片中。
巴萨木原产南美洲热带地区，材质特轻。具有独特的细胞结构和轻质、高强的特点，这些特点使其成为结构夹芯的理想材料。巴萨木夹芯材料是由巴萨木横断面制作的结构夹芯材料，产品经过干燥、杀菌、拼接、切片和表面处理等工序。轻木夹芯材料的密度范围在100-150 kg/m3之间，其强度和刚度远超各类泡沫的强度和刚度，成型温度广泛（-212℃~ +163℃)，是一种非常理想的天然夹芯材料。但也正是由于其是天然生长材料，其对湿度的敏感性影响到夹心结构的成型质量及其性能，为了更好的指导叶片成型工艺及叶片质量控制，本文对不同含水率巴萨木的性能进行研究。
2 试验材料及设备
试验材料：巴萨木的密度为120-150kg/m3。试样尺寸为300mm×150mm ×15mm，300mm×150mm×25mm，300mm×150mm×50mm。
试验设备：电热鼓风干燥箱，上海一恒；万能试验机，岛津。
测试内容：不同湿度下材料的尺寸变化，不同湿度下材料的压缩强度。
3 测试结果
3.1 巴萨木含水率与尺寸的关系
对于同一块试样在不同湿度下测量其尺寸，数据见表1，从表1中可以看出湿度越大，尺寸越大。即存在湿胀干缩现象。巴萨木的湿胀干缩变形是由于细胞壁内吸附水量的变化引起的。当巴萨木由潮湿状态干燥至纤维饱和点时，其尺寸不变，而继续干燥到其细胞壁中的吸附水开始蒸发时，则巴萨木开始发生体积收缩（干缩）。在逆过程中，即干燥木材吸湿时，随着吸附水的增加，巴萨木将发生体积膨胀（湿胀），直到含水率达到纤维饱和点为止。
由于巴萨木这种湿胀干缩的现象，造成如果巴萨木在铺放时含水率较高，尺寸大，在铺放过程中由于湿度的关系会失去部分水分造成巴萨含水率下降，从而导致巴萨木尺寸变小，使得其拼缝变大，对叶片的结构造成影响。
3.2巴萨木含水率与强度的关系
从上表可以看出不同湿度下不同厚度的巴萨木强度不同，且含水率越高，强度越低。这是由于当含水率在纤维饱和点以下时，其强度随含水率增加而降低，这是由于吸附水的增加使木材的细胞壁逐渐软化所致。含水率对木材的顺纹抗压及抗弯强度影响较大，而对顺纹抗拉强度几乎无影响。
我国标准规定，以含水率为15%时的强度值作为标准，其他含水率时的强度可通过公式换算。
4结论
根据测试结果，含水率对巴萨木性能影响较大。在风力发电叶片的生产过程中，含水率高会影响到风电叶片成型及其质量控制，且含水率对巴萨木强度也有一定的影响，故在风力发电叶片的生产过程中，对巴萨木含水率的控制至关重要。需要控制导致巴萨木含水率过高的因素，如控制巴萨木出厂湿度、风力发电叶片生产车间湿度，生产过程控制等。
论文作者:刘鲜红,江一杭,吴海亮
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/7
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