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中国风电叶片保护涂料的现状分析与解读

2010-09-03 09:47来源:中国风电材料设备网关键词:风力发电风电叶片收藏点赞

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       目前叶片大多采用环氧玻璃钢或不饱和聚酯玻璃钢作为主要成膜材料, 这些有机玻璃钢都具有极佳的机械性能。各厂家积累的实验数据表明,在没有外界因素破坏的情况下叶片使用寿命完全可以达到20年。因此,如何最大程度的减少外界侵蚀将是决定叶片实际使用寿命的关键因素。

  叶片正常运转过程中通常可能受到以下几种外界侵蚀:第一种是来自紫外光对树脂的侵害;第二种是风砂、浮尘以及雨雾等对基材的侵蚀。就第一种而言,是属于化学性的侵蚀;第二种侵蚀是属于机械性的,对于涂料行业来说防护难度较第一种要大的多。叶片正常运转过程中叶尖的线速度可达80米/秒,这个速度相当于F1赛车的最高时速。风中含有的砂粒或水滴会对叶片表面产生强烈的冲击。如果叶片涂料耐砂蚀或雨蚀性能不佳,防护涂层将在几年内发生明显损耗,根本坚持不了20年。某国外著名主机厂2006年安装在内蒙风场的叶片大部分已出现涂层磨损严重(见附图)而必须修补的情况。之所以会出现这种情况,是因为采用的涂料防护没有考虑风砂的侵蚀。众所周知,现代化大型风力叶片主要起源于中北欧波罗的海和北海附近的低地国家,那里深受北大西洋暖流影响,以温暖潮湿的温带海洋性季风气候为主,其风源特点是含水量高,含砂量和浮尘量都极低。它们的叶片涂料自然而然的将耐雨蚀作为叶片涂料的主要检测标准,主要代表就是Simens的耐雨蚀检测企业标准。检测原理如下:将涂料施工在螺旋桨上,然后高速运转,同时人工垂直降雨,检验涂层的被击穿时间。


  耐砂蚀和耐雨蚀在机理上有共同之处,但也有所区别。其共同点在于涂层都必须经受长时间的高速粒子撞击,涂层必须具有一定的弹性。不同点在于砂子表面粗糙,硬度高,更容易划伤涂层,因此耐砂蚀的涂层不但需要弹性,还要具有高机械强度。弹性和机械强度可分别用拉伸率和抗拉强度来量化。只要涂层能随时保证这两个特性,再具备足够的厚度,就可以有效抵御风砂雨雾在叶片运行过程中的侵害。不过涂层的弹性通常会随温度变化而变化剧烈,很多常温下弹性很好的涂料在低温时就会变成刚性,从而极大降低了耐冲击性能。就中国西北部风场而言,风砂最强烈的季节恰恰在冬季,这也是内蒙某风场叶片涂层损耗严重的原因之一。

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