Cánh quạt tuabin gió được làm bằng gì? – GIVASOLAR

Tua bin gió rất tốn kém và cánh quạt là bộ phận đắt tiền nhất để sản xuất. Vì các cánh là bộ phận làm việc của tuabin nên chúng đòi hỏi sự chú ý nhiều nhất đến từng chi tiết. Các kỹ sư đã dành nhiều năm để hoàn thiện hình dạng của lưỡi dao, từ thiết kế cánh bay đến các đường xoắn và quay để tối đa hóa hiệu quả. Nhưng cánh tuabin thực sự được làm bằng gì? Hóa ra, nó không phải như những gì bạn nghĩ. Thoạt nhìn, nhiều người sẽ nghĩ rằng các cánh quạt được làm bằng nhôm, giống như cánh máy bay. Nhưng các cánh quạt của tuabin gió phải chịu các điều kiện rất khác so với các cánh của máy bay. Do đó, các cánh quạt được sản xuất bằng cách sử dụng hỗn hợp tổng hợp của thủy tinh, sợi carbon và nhựa. Đó là một vật liệu độc đáo cung cấp cho các lưỡi dao sức mạnh và độ bền để thực hiện công việc của nó.

Cấu trúc của một cánh tuabin

Tua bin gió có hình dạng giống như một chiếc tàu bay, tương tự như hình dạng của cánh trên máy bay. Bởi vì điều này, mặt cắt ngang không hoàn toàn là hình ống; chúng có hình dạng thuôn dài hơn. Phần đáy của cánh quạt làm lệch hướng không khí tới, tạo ra một vùng có áp suất cao. Sau đó, phần trên của lưỡi cắt xuyên qua không khí khi nó bị lực nâng đẩy từ gió thổi tới. Điều này làm cho rotor quay.

Trong khi chuyển động, các cánh của tuabin trải qua các tốc độ gió khác nhau ở các phần khác nhau của cánh. Để giải thích điều này, các kỹ sư kết hợp các đường xoắn nhẹ dọc theo cạnh đầu của lưỡi quạt. Điều này nhằm đảm bảo rằng lưỡi quạt thu được lượng năng lượng gió tối đa có thể.

Mặc dù chúng hoàn toàn có thể trông giống như một mảnh khổng lồ, nhưng những cánh tuabin thực sự giống như một cái vỏ. Chúng gồm có hai nửa lớn ép lại với nhau để tạo thành toàn bộ cánh. Hai nửa được giữ với nhau bằng cách sử dụng những khớp kết dính và một khung bên trong thường gồm có sợi carbon .

Các lưỡi cánh quạt được làm bằng gì ?

Các cánh của tuabin gió được làm bằng nhiều lớp thủy tinh hoặc sợi carbon được tẩm nhựa dẻo lỏng. Điều này tạo ra một vật tư composite chắc như đinh, bền và nhẹ. Nó cũng có tỷ lệ thấp. Vật liệu này được cho phép những lưỡi quạt thực thi việc làm của chúng một cách thuận tiện trong khi chịu tải nặng và stress. Sự tích hợp giữa thủy tinh và nhựa tạo ra một vật tư hoàn toàn có thể uốn cong, cong vênh, chịu được sự xê dịch nhiệt độ rộng và vận tốc gió đổi khác .
Những vật tư này cũng cung ứng cho những cánh quạt một quán tính quay thấp. Trong khi những vật tư khác, như sắt kẽm kim loại, nặng và cần thời hạn để tăng cường, vật tư composite hoàn toàn có thể tăng cường nhanh gọn khi vận tốc gió lớn lên. Điều này có nghĩa là những cánh quạt giữ được vận tốc không thay đổi hơn, dẫn đến ít ứng suất toàn diện và tổng thể hơn so với tuabin .

Tỷ lệ vật tư đổi khác rất nhiều tùy theo size của tuabin và vị trí của nó. Tua bin ở những khu vực có vận tốc gió cao sẽ được sản xuất khác nhiều so với tuabin ở những khu vực có vận tốc gió thấp. Hơn nữa, những tuabin lớn hơn sẽ được sản xuất với những cánh cứng hơn. Khi những cánh dài hơn, chúng có nhiều năng lực bị uốn ở những đầu, vì thế tỷ suất vật tư phải được kiểm soát và điều chỉnh để bảo vệ rằng những cánh không va chạm với tháp .

Các lưỡi tuabin gió được làm như thế nào ?

Mặc dù tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tưởng tượng rằng những cánh tuabin gió được sản xuất trong một thiên nhiên và môi trường có độ đúng mực cao, nhưng trong thực tiễn lại trọn vẹn ngược lại. Trong khi hình dạng của cánh quạt được tạo ra theo những tiêu chuẩn đơn cử, việc sản xuất trong thực tiễn của cánh được thực thi theo cách định tính. Điều đó có nghĩa là phần đông được để lại cho những kỹ sư và công nhân trên công trường thi công quyết định hành động. Tuy nhiên, những đơn vị sản xuất tuabin vẫn thiết kế xây dựng những cánh quạt của họ theo những tiêu chuẩn khắc nghiệt để bảo vệ hiệu suất cao tối đa, cũng như sự bảo đảm an toàn của người lao động cả trong xí nghiệp sản xuất và trên hiện trường .

Bước 1 : Xếp lớp vải

Cánh tuabin gió được làm bằng vật tư composite. Vật liệu tổng hợp được làm từ một số ít vật tư khác nhau phối hợp để đạt được những đặc tính trọn vẹn độc lạ so với những vật tư riêng không liên quan gì đến nhau. Trong trường hợp cánh tuabin gió, vật tư được sử dụng là 1 số ít loại vải thủy tinh, aramid và sợi carbon khác nhau. Tỷ lệ hoàn toàn có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà phân phối hoặc kích cỡ của tuabin .

Các nhà phân phối lưỡi hoàn toàn có thể sử dụng đến mười lớp vải. Nhiều lớp trong số này có trục, nghĩa là những sợi được sắp xếp theo một góc. Sợi tiên phong là lớp vỏ, hay lớp vỏ bảo vệ, tiếp theo là 5 lớp vải thủy tinh. Một số loại vải có dạng hai trục, với những sợi đan chéo, trong khi những loại khác được dệt theo kiểu một chiều. Lớp vỏ thứ hai được đặt trên những lớp vải .

Bước 2 : Tạo khuôn những lưỡi

Sau đó, những loại vải này được đặt vào khuôn để sẵn sàng chuẩn bị cho tiến trình ép nhựa lỏng. Mỗi khuôn có hình dạng giống như 50% của cánh tuabin và mỗi khuôn sẽ tạo nên một mặt của cánh tuabin. Nhiều vải hơn được đặt lên trên để sẵn sàng chuẩn bị cho quy trình ép khuôn. Một lá nhả đục lỗ và một phương tiện đi lại phân phối được sử dụng để giúp nhựa dẻo chảy và thấm vào vải một cách thích hợp .

Toàn bộ khuôn sau đó được bọc trong nhựa và hút chân không. Sau khi được hút chân không hoàn toàn, một loại nhựa epoxy dẻo được bơm vào khuôn. Sau đó, nhựa được phép chảy khắp khuôn và ngấm vào thủy tinh và sợi carbon. Sau khi được thấm hoàn toàn, khuôn được nung nóng để làm cứng vật liệu composite. Khi khuôn đóng rắn, nó sẽ có hình dạng rắn.

Bước 3 : Lắp ráp và cán

Bây giờ vải đã được tẩm nhựa dẻo, hai nửa khuôn đã sẵn sàng chuẩn bị để lắp ráp. Chất kết dính có độ bền cao được sử dụng để ép lưỡi dao lại với nhau. Sau đó, tùy thuộc vào nhà phân phối, chúng được khóa với nhau bằng một loạt khớp và / hoặc khung bên trong của dầm sợi carbon. Phần keo thừa được vô hiệu bằng cách sử dụng cưa tay .

Bề mặt bên ngoài của cánh quạt được dát một lớp nhựa nhiệt dẻo. Điều này mang lại cho lưỡi dao một mặt phẳng nhẵn và năng lực chống tiếp xúc với nguyên tố. Sau khi triển khai xong, lưỡi dao trải qua một quy trình gọi là gia công. Các thanh kim loại được đặt ở mép trong của lưỡi dao, nơi nó sẽ gặp trục. Các thanh này sẽ được sử dụng để lắp lưỡi dao vào rôto .

Bước 4 : Kiểm tra

Sau khi lắp ráp, cánh quạt phải trải qua nhiều thử nghiệm và kiểm tra. Các kỹ sư kiểm tra những điểm yếu của lưỡi dao để tìm lỗi hoặc vết nứt. Các lưỡi sau đó được đưa qua những bài kiểm tra ứng suất, nơi chúng phải chịu một loạt những điều kiện kèm theo mà chúng hoàn toàn có thể gặp phải khi sử dụng. Điều này gồm có nhiệt độ khắc nghiệt, gió mạnh và những hoạt động không bình thường .
Các yếu tố chính mà những kỹ sư tìm kiếm là những vết nứt nhỏ. Đây là những vết nứt nhỏ trên mặt phẳng của lưỡi dao hoàn toàn có thể lan rộng ra và ở đầu cuối dẫn đến hỏng cấu trúc. Khi vượt qua những bài kiểm tra, nó đã sẵn sàng chuẩn bị để xuất xưởng .

Tương lai của tuabin gió : Ống nano carbon

Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm sử dụng ống nano carbon trong việc sản xuất những cánh tuabin gió. Các ống nano carbon cực kỳ mạnh, tính theo khối lượng của chúng. Việc bổ trợ những ống nano này sẽ giúp tăng cường những lưỡi dao và giảm đáng kể năng lực gãy trong khi vẫn được cho phép một số ít linh động .
Ý tưởng là sử dụng những ống nano để gia cố vật tư composite trong những cánh quạt. Chúng hoàn toàn có thể được thêm vào vải thủy tinh hoặc thêm vào nhựa lỏng. Một số nhà nghiên cứu nói rằng việc bổ trợ những sợi carbon dẫn điện hoàn toàn có thể giúp những lưỡi quạt có năng lực chống sét và hoàn toàn có thể giảm thiểu bất kể thiệt hại cấu trúc tiềm ẩn nào phát sinh từ một vụ sét đánh .

Phần Kết luận

Cánh tuabin gió là một kỳ công kỹ thuật độc đáo. Mặc dù chúng có nhiều điểm tương đồng với cánh máy bay nhưng chức năng của chúng hoàn toàn khác nhau, và quá trình chế tạo cũng vậy. Trong khi máy bay thường được làm bằng nhôm, các cánh của tuabin yêu cầu vật liệu tổng hợp làm từ thủy tinh, sợi carbon và nhựa để đạt được độ bền kéo hoàn hảo cho công việc. Các thiết kế liên tục được cải tiến và vẫn chưa có nhà sản xuất nào tìm ra thiết kế hoàn hảo. Năng lượng gió vẫn còn trong giai đoạn đầu của nó. Theo thời gian, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy các vật liệu khác nhau phát triển, giúp nâng cao hiệu quả của các cánh quạt và cung cấp nhiều năng lượng hơn cho mỗi tuabin.

Các câu hỏi thường gặp

Cánh tuabin gió được làm bằng gì ?

Các cánh của tuabin gió được làm bằng vật tư tổng hợp gồm có vải thủy tinh và sợi carbon phối hợp với một loại nhựa dẻo lỏng. Vật liệu này cung ứng tỷ suất sức mạnh trên khối lượng tốt nhất và hoàn toàn có thể chịu được áp lực đè nén cực lớn đi kèm với hoạt động quay liên tục. Tỷ lệ vật tư đổi khác tùy thuộc vào size của tuabin và thiên nhiên và môi trường của nó .

Các cánh của tuabin gió có làm bằng nhôm không ?

Các cánh tuabin gió thời kỳ đầu được làm bằng nhôm. Theo thời gian, các kỹ sư nhận thấy rằng nhôm quá nặng và thay vào đó, họ bắt đầu sử dụng các vật liệu khác như sợi carbon, vải thủy tinh và nhựa.

Cánh tuabin gió được làm như thế nào ?

Các lưỡi dao khởi đầu với hai khuôn, mỗi khuôn có hình dạng giống như 50% của lưỡi dao. Các lớp vải thủy tinh và sợi carbon được đặt trên khuôn, sau đó được niêm phong chân không trong một bọc nhựa. Sau đó, nhựa dẻo lỏng được bơm vào màng bọc được hút chân không cho đến khi hấp thụ trọn vẹn vào vải. Vật liệu sau đó được phép để chữa bệnh. Sau khi đã cứng, hai nửa sau đó được ép lại với nhau bằng những khớp kết dính, và một lớp phủ laminate bằng nhựa được phủ lên mặt phẳng. Các lưỡi sau đó được kiểm tra về tính toàn vẹn của cấu trúc .