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风机叶片涂料的类型、评价标准及评价方法

时间:2013-12-23 07:17:21  来源:新技术  作者:高耀岿 吴瑞鹏 李定强 梁朋

【摘要】 为保证风机叶片能够在恶劣的环境下正常工作,叶片涂层材料的耐磨、耐候、耐盐碱、耐溶剂等性能的优劣评价非常重要,这不但关乎风机正常运转和较高的发电效率,而且关系到对其工作环境的绿色环保问题。本文就风机叶片涂料的主要类型和特点以及涂层材料的评价标准和评价方法做出了简要的说明,以希望能够对未来风机叶片涂层材料的提升有所帮助。
【关键词】 风机叶片涂料 类型 评价标准 评价方法

        随着一次能源的日益枯竭,可再生能源的发展势在必行,其中风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,风能有着资源丰富,发电技术成熟,建造周期短,发电效率高等多重优点,但也不免存在一些瑕疵,其中影响风机寿命最严重的因素就是风机叶片的腐蚀和磨损等,对于这方面国内外已化学合成多种耐磨,耐腐蚀,耐高温的高分子化合物,那么判断究竟那种涂层材料性能更好就需要制定一套完善科学的风机叶片涂料性能评价标准和评价体系。这样使用者便可根据风机叶片的具体使用环境对照标准体系找出最适宜的风机叶片涂层材料,以延长风机叶片寿命,达到可再生能源发电的同时又节能环保。
一、常见风机叶片涂料类型
        风机叶片涂料种类很多,目前国内国外使用最多的防护层涂料是聚氨酯。随着风力发电机机组容量越来越大,对风机叶片涂料的综合性能有了更高要求,近年来相继出现了氟聚合物涂层材料、聚丙烯酸酯等相关材料。
        聚氨酯材料因其有良好的耐油耐磨性、耐腐蚀性和较强的附着力,已被广泛应用于风力发电机组叶片上。在国内,对于聚氨酯,西北永新化工股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院等风机叶片涂料厂先后研制出了有机氟硅弹性聚氨酯脲树脂、耐候性耐磨性强的聚氨酯固化剂、水性聚氨酯。在国外,德国的 Evonik Degussa 公司集合多种原料采用多种工艺合成了附着性很高的聚氨酯涂料。
        氟聚合物材料是一中疏水涂料。由于风机叶片在温度低于零摄氏度的环境下运行时,面临叶片表面结冰粘附问题,为了保证风机能够在这样恶劣的环境下正常工作并且具有稳定的输出功率,Dalili 针对性的研制了的具有疏水性能的氟聚合物涂料。由于氟聚合物内部特殊的结构,使其不仅具有优良的稳定性、耐候性、耐高温性、耐辐射性,而且还具有表面能低、疏水特性。
二、风机叶片涂料主要评价标准
        为保证风机叶片长期稳定的运行,需要在风机叶片上涂一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的保护层,然而涂层材料性能的好坏如何评价取决于风机叶片的使用环境。
        首先,风机叶片涂料需要能够适应高温环境,以保证不因暴晒而变质,这就需要风机叶片涂料具有很强的耐高温性;其次,在风沙雨雪较大的天气下,叶片在高速转动中会受到剧烈冲刷,这就对风机叶片的耐磨性要求很高;再次,阴雨天雨水长期滞留在风机叶片表面上会引起慢性腐蚀,这就需要风机叶片涂料具有很强的耐腐蚀性。具体的评价指标例如:涂料附着力大于 5MPa,转 500 转的质量损失少于 20mg/500g 等。当然,叶片涂料不仅可以提高风机叶片的耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性,还可以防止风机叶片因磨损、腐蚀而使叶片表面粗糙,致使大量泥沙停留在其表面,降低风力发电机组的发电量。
三、主要性能评价
1、耐溶剂性评价。由于分机叶片常年暴漏在室外,并且运输、安装、运行和维护中会与雨水、空气、机械燃油、液压油等接触,这就要求风机叶片要具有良好的耐溶剂性,具体方法即将多种叶片涂层材料加工过的金属片放入燃油、液压油、水中浸泡一定长时间对比观察几种材料加工过的金属片的变色差别。
2、耐候、耐温疲劳性评价。目前,我国主要风电厂建造在东北西北内陆地区,白天日照时间长,昼夜温差大,四季气候现象明显,而风机叶片要能在温差变化大、温差变化频繁、季节交替现象明显的环境下正常工作,故需要其叶片涂料有良好的耐候性和耐温差疲劳性。具体做法大多是使风机叶片模型在冷热交替的环境下变化多次,而叶片涂层材料不脱落,并且经过冷热循环交替后,叶片涂层变色轻微、不失光泽为好。近些年,风力发电向沿海有扩展,故叶片涂料的耐盐碱性也逐渐成为不可忽略的考虑因素。
3、耐磨性评价。由于我国风场的风力资源含泥沙大,尤其是在西北地区,气候干燥,这会对风机叶片造成磨损。具体方法有旋转橡胶砂轮法和落沙法等,可根据试验后叶片涂层损失的涂层材料量或者涂层厚度来衡量其耐磨性。
参考文献略


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