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在大海上如何防腐呢?
海上风力机及其基础通常由大量钢结构构成,对钢而言,海水是具很强腐蚀性的天然电解质溶液。海水对钢结构的腐蚀从本质上来说是一种电化学反应:钢是铁元素和渗碳体的混合物,构成阳极的铁元素被氧化形成铁锈,构成阴极的渗碳体发生氧的还原。保护钢结构同样要靠电化学,这就是让铁的电位处于相对高值成为阴极的阴极保护法。可以用还原性比铁更强的金属与钢结构连在一起,使其成为牺牲阳极遭到腐蚀,而作为阴极的钢结构得到保护。常用的牺牲阳极有镁合金、锌合金、铝合金等。还可以在回路中接入外加直流电源,将电流通向钢结构,使其成为阴极。
▲被海水腐蚀的基础
避免腐蚀的另一种常用方法是在钢结构表面施以由环氧树脂构成的防腐涂层来隔绝海水。目前,海上风电的防腐常将这两种方法结合起来,在涂料中加入大量锌粉或铝粉,成为牺牲阳极。一旦涂层的阻隔作用削弱,就用牺牲阳极来保护。
▲修补腐蚀位置
在海洋上方的大气中,离海面越近,空气的湿度和氯化物含量越高,容易形成悬浮在空气中的含氯化物的细微液滴,即盐雾。当盐雾与金属接触时,也会形成电化学腐蚀。也就是说,海上风力机的腐蚀并不局限在基础和塔筒下方与海水接触的区域,而可能发生在任何接触到海上空气的地方。这就是为何海上风力机的核心—机舱需要采取密封措施,避免外界空气进入。在陆上风力机中,机舱里齿轮箱和发电机的冷却系统依赖空气的流动。而在海上风力机里,其冷却所用的内部空气通过再循环来实现热交换,不与外界混合。同时还需要在机舱和塔筒内安装除湿装置,使得内部环境的湿度低于钢材料的腐蚀界限。
遇到雷暴怎么办?
近海地区强对流天气多发、空气湿润,容易形成雷暴。海上风力机矗立在平坦的海面上,同时水气和盐雾又会在叶片表面聚集,使得风力机易于遭到雷电袭击。最可能被雷击损害的部件是位于风力机最高点的叶片;风力机内部控制系统被雷电流干扰,会导致风力机不能动作或做出错误动作;雷电流还会在机舱内部金属间隙产生火花,引起火灾和爆炸。
风力机防雷最常用的方法是在叶片尖部及其下安装多个金属接闪器,让雷击时电流通过接闪器和叶片内置的引下导体传递至叶片根部及轮毂,引下导体继而连接机舱和塔筒,最后通过接地装置泄入海洋。为了避免电气设备被雷电流干扰,可以采用过电压保护、屏蔽措施和等电位连接方法。机舱内部各部件则需通过螺栓连接到底部的金属支撑架上,不与底盘相连的部件都与接地电缆相连,以尽可能防止火花。
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