优化叶片防腐措施方案

海上风机叶片直接关系到风力发电机组的发电效率及使用寿命，海上风机叶片需要承受海洋气候环境下的高盐雾、高湿热、风雨的侵蚀。朱平等对我国典型风电场叶片服役后的表面状态进行调查后发现：东南沿海风电场使用的25m长环氧基材叶片（表面为聚氨酯涂层），没有叶片保护膜的区域胶衣损伤严重，露出底材，叶片表面布满深度直径1～3mm的点蚀；海南沿海风电场37.3m长的聚酯基材叶片，表面涂层为聚酯胶衣，叶片前缘磨损严重，叶片表面其他区域没有点蚀；苏北沿海风电场也普遍存在不同程度的前缘磨蚀问题，某兆瓦级叶片服役2年之后叶片前缘磨蚀极其严重，局部达到本体损伤，并且露出玻璃纤维。这些沿着我国东部海岸线的风电场叶片在服役2年之后，叶片前缘普遍出现不同程度的破损，前缘破损之后导致风机叶片气动效率大幅下降。

海上风机叶片防护涂层技术不仅要满足其防腐、提高使用寿命的要求，更要实现少维护、延长维护周期、提高风机叶片的可靠性。同时，海上风机叶片防护涂层的设计必须适用于辊涂、空气喷涂及高压无气喷涂设备的施工，固化成膜快，实现底面一体化，减少作业时间，提高喷涂施工效率。

表6-7为当前风机叶片常用的防护涂层体系。目前叶片防腐涂料主要以进口为主，成本比较高。为推动我国兆瓦级风机叶片关键结构材料的国产化，科技部“863”计划新材料领域办公室于2009年9月发布了《国家高技术研究发展计划（“863”计划）新材料技术领域“兆瓦级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目申请指南》，要求叶片表面保护涂料能提高叶片耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀能力，适应我国南北方不同极端气候条件下风电场使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命。

表6-7　风机叶片防护涂层体系

表6-8～表6-10分别是海上风机叶片所处环境的特点、相应的涂层性能指标以及当前全球应用最多的叶片涂层配套体系。

表6-8　海上风机叶片所处环境特点以及相应的叶片涂层要求

表6-9　海上风机叶片底漆和面漆配套体系性能要求

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注　标注“—”者为不做要求的检测项目。

表6-10　海上风机叶片涂层配套体系及特点

为适应我国南北方不同极端气候条件下风电场的使用需求，保证风机叶片20年的设计使用寿命，国内研究者开发了高性能多用途聚氨酯叶片表面涂层保护材料体系，提高叶片耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀能力。其技术要求见表6-11。

表6-11　“863”计划风机叶片涂料国产化项目技术要求

国内多家大型涂料生产和研制单位共同进行了风机叶片表面保护涂料规模化制备技术的研究及产业化开发，同时探索与之配套的高性能封底腻子、底漆及产品标准、施工工艺等。目前取得了明显成效：①新型氟碳树脂开发工作已经完成，性能测试、制漆、应用工作正在进行之中，技术指标进展情况见表6-12；②水性聚氨酯面漆已完成制漆、试涂工作，进入综合性能考核阶段；③风机叶片涂料技术规范及标准草稿已经完成，正在修改、送审过程中；④与面漆配套的封底腻子、底漆的筛选工作已经完成，底、面配套的应用考核正在进行中；⑤施工工艺正在探索整理中。

表6-12　叶片表面保护涂料规模化制备技术进展情况

总之，风机叶片直接关系到风力发电机组的发电效率及使用寿命，海上风机叶片需要承受海洋气候环境下的高盐雾、高湿热、风雨的侵蚀，采用叶片防护涂层技术不仅能满足海上风机叶片腐蚀防护、提高使用寿命的要求，更能实现少维护、延长维护周期、提高风机叶片的可靠性，当前亟须开发方便施工的重防腐涂料及涂装技术。