1 引 言 
       隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，作為一種清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電越來(lái)越受到人們的重視。風(fēng)力發(fā)電機(jī)依其旋轉(zhuǎn)軸的方向分水平軸式和垂直軸式兩種形式，水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪需隨風(fēng)向變化而調(diào)整位置，還要考慮大型葉輪的動(dòng)平衡問題，垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪不必隨風(fēng)向改變而調(diào)整位置，也沒有葉輪的動(dòng)平衡問題，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，但其系統(tǒng)抽取風(fēng)能系數(shù)小，同等發(fā)電量下葉片尺寸大。
為了減輕葉片重量同時(shí)又保證強(qiáng)度和剛度等要求，玻璃纖維增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料---簡(jiǎn)稱玻璃鋼成為制造葉片的首選材料。在水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，葉片截面為漸變型，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為30-40米(用于兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)上)，目前國(guó)外生產(chǎn)廠家多采用預(yù)沁和手工糊制的方法生產(chǎn)(國(guó)內(nèi)用葉片95%為進(jìn)口)，其生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低，嚴(yán)重制約了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量。大垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，葉片為魚骨型不變截面，且不需考慮轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問題，可采用拉擠工藝方法生產(chǎn)。

      拉擠工藝對(duì)材料的配方和拉制工藝過(guò)程要求非常嚴(yán)格，國(guó)際上目前只能拉擠出600-700mm寬的葉片，用于千瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。用于兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的葉片截面尺寸為1400mm*252mm，壁厚6mm，長(zhǎng)度為80-120米，屬于薄壁中空超大型型材，拉制這種葉片屬國(guó)際首創(chuàng)。

2 葉片的截面形狀及特點(diǎn)

      (1)葉片的截面形狀為魚骨型不變截面，葉片寬高尺寸為1400mm*252mm，壁厚6mm.(2)特點(diǎn)：該葉片屬超大型薄壁中空多腔異型材。

3 葉片拉擠設(shè)備

         3.1 拉擠設(shè)備的主要參數(shù)
 
         最大牽引力160T、最大夾緊力480T：牽引速度：0.16-16mm/s.
         3.2 拉擠設(shè)備

      如圖1所示。兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)用玻璃鋼葉片拉擠設(shè)備主要由紗架、侵膠槽、預(yù)成型設(shè)備、模具、中央泵站、交替式牽引機(jī)車等組成。

3.3 拉擠成型工藝過(guò)程

連續(xù)的玻璃纖維從紗架上引出后，經(jīng)排紗器時(shí)入侵膠槽侵透樹脂液，連同玻璃纖維連續(xù)氈、玻纖或化纖表面氈等增強(qiáng)材料一起進(jìn)入預(yù)成型模具，將多余樹脂和氣泡排出，然后再進(jìn)入加熱的型材模具，在模具中升溫固化，固化后的制品再由牽引機(jī)連續(xù)不斷的從模具中拉出，最后由切割機(jī)定長(zhǎng)切斷。

       3.4 拉擠工藝參數(shù)

       拉擠工藝參數(shù)主要包括固化溫度、固化時(shí)間、牽引力及牽引速度、紗和氈的數(shù)量等。為了保證材料的化學(xué)特性、力學(xué)特性和機(jī)械特性主要應(yīng)從以下幾方面加以考慮：

      (1)材料的化學(xué)配方和產(chǎn)品方向鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

      (2)樹脂加熱溫度和型材拉擠速度之間的協(xié)調(diào)和自適應(yīng)控制問題。型材的質(zhì)量與樹脂反映時(shí)間、溫度和拉擠速度有關(guān)，設(shè)計(jì)必須保證材料成型過(guò)程中樹脂反映時(shí)間與反映溫度相匹配，拉擠速度和反映溫度相匹配；

      (3)牽引力。影響牽引力的因素很多，在拉擠過(guò)程中牽引力的大小及牽引力的穩(wěn)定性對(duì)型材的質(zhì)量影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證具有足夠大的牽引力且在整個(gè)拉擠過(guò)程中牽引力要保持穩(wěn)定；

      (4)夾緊力。夾緊力的大小以牽引時(shí)葉片被夾住不滑動(dòng)為宜，牽引力越大所需的夾緊力也越大。夾緊力太大會(huì)使葉片產(chǎn)生壓痕和裂紋，太小會(huì)使葉片在模具中打滑。

4 牽引機(jī)車設(shè)計(jì)

       (1)拉擠兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)用玻璃鋼葉片所需的最大牽引力為160T，為了解決超大牽引力問題，采用三套牽引機(jī)   車交替牽引，即兩套牽引機(jī)車前進(jìn)的同時(shí)，另一套牽引機(jī)車后退，提前后退到起點(diǎn)等待下一次牽引。

       牽引機(jī)車的運(yùn)動(dòng)是由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制的，每個(gè)牽引機(jī)車都由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，因此在拉擠過(guò)程中必須保證在t/2時(shí)間段內(nèi)每個(gè)牽引機(jī)車上的兩個(gè)液壓缸的動(dòng)作要同步，同時(shí)前進(jìn)的兩個(gè)牽引機(jī)車也要同步運(yùn)動(dòng)，且三個(gè)牽引機(jī)車交替運(yùn)動(dòng)時(shí)各機(jī)車的動(dòng)作互不干涉。具體的解決辦法是通過(guò)機(jī)械與液壓相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械方面采用一對(duì)相互嚙合的齒輪齒條通過(guò)龍門同步軸帶動(dòng)另一對(duì)齒輪齒條相互嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)牽引機(jī)車上的兩個(gè)液壓缸的動(dòng)作同步，液壓方面則通過(guò)減壓閥與活塞式蓄能器共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)牽引機(jī)車交替運(yùn)動(dòng)時(shí)各機(jī)車的動(dòng)作互不干涉。

      (2)拉擠兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)用玻璃鋼葉片所需的最大夾緊力為480T。由于所要拉擠的葉片屬大型薄壁中空多腔異型材，如果夾緊力太大，則將導(dǎo)致葉片被夾損或發(fā)生變形，因此在整個(gè)拉擠過(guò)程中采用同步移動(dòng)內(nèi)模夾實(shí)機(jī)構(gòu)來(lái)解決大型薄壁中空件拉制過(guò)程中的變形和夾損問題。

      (3)液壓系統(tǒng)工作原理圖。由于液壓系統(tǒng)具有輸出功率大、工作平穩(wěn)、能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。采用液壓傳動(dòng)裝置對(duì)牽引機(jī)車的牽引及夾緊裝置進(jìn)行控制。液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。
工作原理如下：

(1)三個(gè)機(jī)車交替工作，兩個(gè)前進(jìn)一個(gè)后退，前進(jìn)機(jī)車液壓缸的液壓油由柱塞泵提供，后退機(jī)車液壓缸的液壓油由兩前進(jìn)機(jī)車液壓缸有桿腔排出的液壓油供給。

       為了使三個(gè)牽引機(jī)車在交替時(shí)不出現(xiàn)間歇，后退機(jī)車應(yīng)提前到達(dá)等待信號(hào)，使后退機(jī)車提前到達(dá)等待的液壓油由活塞式蓄能器供給，三個(gè)牽引機(jī)車同步向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸有桿腔排出的液壓油同時(shí)壓入活塞式蓄能器的有桿腔，活塞式蓄能器的無(wú)桿腔的液壓油經(jīng)低壓溢流閥流回油箱。

      (2)兩位兩通電磁換回閥的用途。在裝車引型材時(shí)需單缸往復(fù)工作和誤車時(shí)需三缸同時(shí)牽引，此時(shí)將兩位兩通電磁換向閥接通，機(jī)車前進(jìn)時(shí)的液壓油由液壓泵供給，有桿腔所排出的液壓油經(jīng)中壓溢流閥流回油箱，機(jī)車后退時(shí)的液壓油由液壓泵輸出的液壓油經(jīng)減壓閥后供給。

       (3)減壓閥的調(diào)定壓力要小于低壓溢流閥的調(diào)定壓力。

5 結(jié)束語(yǔ)

       葉片是風(fēng)力發(fā)電裝置的關(guān)鍵和核心部分，它占整個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置成本的15%~20%，因此提高葉片的質(zhì)量和使用壽命，降低葉片的生產(chǎn)成本，對(duì)降低風(fēng)力發(fā)電的價(jià)格是非常重要的。用拉擠工藝方法生產(chǎn)的葉片不僅能夠降低葉片的生產(chǎn)成本，而且還能提高葉片的生產(chǎn)率，因此研制能夠拉擠出質(zhì)量和性能良好的玻璃鋼葉片拉擠設(shè)備是非常重要的。