上海麥加涂料有限公司技術總監劉正偉在嘉賓演講環節發表了題為《海上風電免維護防腐方案》的演講：

 

　　今天跟大家共同分享探討一下我們公司新一代的前緣保護涂層。為什么說新一代呢？因為之前風機的發展從850，1.5，2.0、3.0，陸上的，海上的風機在不斷發展，前緣保護漆它的功能也是應該不斷提升的。我們公司現在針對的海上風電專門設計了新一代的前緣保護漆，編號叫3650PF。

 

 

　　為什么做這一款保護漆，是因為目前已知的我們見到的所有的在收的前緣保護漆它的性能尚且不足，我們都知道海上風電的維修成本非常高昂，所以說從設計角度來講，我們希望這個產品能做到終身免維護。這個產品我們研發的時間跨度是接近十年，從最后做定型是雨蝕時間累計已經超過3000小時。下面是我們做試驗過程中的一些截圖。

 

　　首先說一下關于前緣的問題，大家都知道現在海上風機，尤其是早期的那些風機目前的前緣損傷已經到達一個非常嚴重的地步，要想解決這個問題首先要把這個問題發生的原理給搞清楚。最早的時候這個行業當中壓根兒就不在乎這個問題，覺得雨水很輕松，不會產生什么危害，但是最近五年發現風機的前緣損傷很嚴重，所以說后來大家都非常重視涂層的耐雨蝕性能，以前大家都測耐雨蝕的時間，當時前一代的產品單純看耐雨蝕的時間已經是足夠了，無論從理論分析應該都有很多的富余量，但是在實際運行過程當中，發現假設設計能有20年，可能連一年兩年都不到就壞了，為什么？首先我們早期測試的雨蝕實驗都是單純的測它的耐雨蝕，這個時候它的數據是很漂亮的，但是我們的風機在實際運行過程中，不僅僅只有雨蝕。

 

　　大家請看一下左邊這張圖是我們隨機在4、5月份的一個風場抓取的，表面有大量的蚊蟲尸體還有一些類似于柳絮，也可能是菌絲，一些污染物附著在葉片前緣表面。在放大鏡或者顯微鏡下觀看的時候，右邊那一張大家都會發現這個表面實際上已經發生了輕微的開裂，這個時候單純的測一個雨蝕的數據已經不足以反映風場的實際工況。請看右邊這個小顆粒，這一點點到底會造成多大的危害呢？大家請看這兩張圖，這是一個做雨蝕試驗的樣板上面那一張我們寫的一小時是線速度是153米每秒，降雨量是80毫米每小時，其中這個圖的原始狀態是表面只有輕微的一兩個點蝕，我們用砂紙輕微打磨，輕微打磨之后測一個小時之后，大家發現打磨區域發生了比較明顯的，或者是已經很明顯的破壞，把這個試驗進行到三個小時的時候，整個基材全部裸露，我們的玻璃鋼都已經被打斷了，但是表面原始狀態沒有被打磨的區域是完好無損的。假設我們忽略中間這兩個破壞的區域，單純看旁邊的，在同等工況情況下這個耐雨蝕是非常漂亮的，可惜僅僅發生表面一點點破損之后，它的防護性能就會出現一個斷崖式的下跌，這個是我們認為目前我們所用的這些材料的一個最大的缺點。

 

　　到底什么情況下會發生這種表面破損呢？其實很簡單，我們的運輸、吊裝這個過程當中肯定會對葉片表面會有點損傷的，這個損傷不要太大，哪怕只有一個一毫米左右的損傷，到后期就會導致整個這個涂層失效，用不了兩三年損傷區域就可以達到玻璃鋼了。還有一點我們也不能忽略的就是如果在陸上風電的話，在山區從山頂上吹下來的粉塵、樹葉、草種，甚至甲蟲在高速撞擊的情況下，都可以把表面給撞擊出一個坑來。海上風電比較干凈，風比較干凈，沒有什么雜質，但是海上風電依然有蚊蟲這類的出現。還有一條，就是無論任何風場都會出現的，就是凍雨，或者類似于冰雪混合物。在北方再過一個月左右，就會偶爾發生我們說的類似于小米粒大的冰晶會打在臉上很難受，如果說在海上的時候，假設突然哪一天降溫，產生了類似于微小冰雹的天氣，只需要一分鐘或者只需要二十秒，整個葉片防護涂層的壽命就會衰減90%，所以這個是非常可怕的。

 

　　剛才說的是一個傳統的風場的實際狀況跟檢測手段之間的一個偏差。還有一個就是目前在售的一些產品它的一些施工的缺陷，三分涂料七分涂料，目前已有的涂料對涂裝是比較苛刻的，要么就是操作期不足很快就固化了，要么就是固化特別慢，表面發黏，要么就是黏度很高，要么就是對溫濕度很敏感等等，這個缺點很多，很難達到一個簡易施工。再者就是最關鍵的第三條，就是不能進行常規無氣噴涂，我們整個海上的防護裝置包括塔筒全部采用的是無氣噴涂，無氣噴涂是已經被公認的最有效的一個涂裝方式，可惜在我們葉片最需要保護的區域卻不能采用這種涂裝方式，這不得不說是一種遺憾。

 

 

　　新的保護漆整個設計思路是這樣的，首先考慮物理損傷，物理損傷首先首當其沖的是雨蝕，這也是一個必要非充分條件。二是是刮擦撕裂強度，三是玻璃強度，玻璃強度展現的是最終失效模式。如果刮擦撕裂程度較差，表面很容易產生損傷，也會對后期的防護造成很大的不利。還有生化腐蝕，生化腐蝕這一條以前是大家不怎么關注的，大不了都是覺得會長霉菌之類的，實際上蟲子的尸體，蚊蟲的尸體這些蛋白質最后在葉片上腐爛的過程當中產生的有機酸，對損傷是很大的，這個不能簡單的用無機酸，無機堿來檢測的。還有自外老化，這個是光化學腐蝕，紫外老化這個很成熟，這邊不再復述。最關鍵的一個交替作用，單一個材料我們能測一百個單位的時間，時間越久越好，但是結合到刮擦玻璃生化腐蝕之后，它極有可能從一百衰減到一，這個跨度非常之大，我們要做的就是盡量減輕刮擦玻璃這些負面影響對主體耐雨蝕影響的一個負面影響。

 

　　還有它的施工性能，如果這個產品再好難施工最后也是竹籃打水一場空，施工是所有一切的根本。到目前為止新的產品基本已經把施工做到極限了，直觀來說跟常規涂料沒有太大的區別。這里面還有一條要說的就是這個單道干膜的厚度可以輕松達到500微米，這一點非常重要，因為現在葉片廠的周轉都很快，如果一次只能通過50的話，設計膜厚是500，要涂10次，這是不可能完成的任務。

 

　　這個是我們做的圖表匯總，先看性能指標，里面是傳統保護漆，最差的就是右下角耐刮痧之后的雨蝕，這一點是傳統保護涂層最大的弱點。以前我們測試的時候，很多材料單純的測雨蝕，感覺用50年、10年都沒問題，往往實際上一年兩年就完蛋。現在這個行業中要談一個質保的問題，單純談一個5年或者6年的質保，如果假設從實驗室分析已經達到了一百年的使用壽命，為什么5年、6年不敢簽呢？就是位置因素，這個就是因為刮擦之后它的性能會出現斷崖式的下跌。新的產品就是把這個短板給補齊了以后，但是大家看到依然沒有得到滿分，這個可能需要下一代的產品開發，只能說目前這個性能有了一個大幅度的提升。施工性能這邊基本上已經沒有原則性問題了，我們評估過在目前已知的國內葉片廠各種基地都可以實現而且是可控的，最關注的還是這邊的，因為畢竟海上風電的前沿維護幾乎是不可承受的，如果一年維護一次這個費用是多少無法計算。

 

　　最后簡單的把這個產品做一個總結，先說施工，施工就是簡單、高效、可控，為什么說可控？是因為我們的葉片本身是玻璃鋼的，是不導電的，這個膜厚是很難測量的。大家做塔筒很簡單，拿個儀器表一量，要多少都非常清楚，但是葉片本身不導電，所以膜厚的控制很難，如果設計指標是300微米，實際涂了50那肯定也是不行的。我們現在有一套可靠、可控涂裝以及監控的一個方式。

 

　　最主要的還是第二個，這個產品它的初始耐雨蝕時間是大于30小時的，后來其實我們自己實驗室內部檢測可以接近80，但是這個沒有什么意義了，因為海上風電理論上講也就需要20小時。其實最關鍵的是第二條，就是漆面嚴重損傷之后依然有大于10個小時的時間，這個10個小時什么概念呢？大概來說在江浙滬一帶的風場是滿足10年是沒有什么問題的，在海南降雨量是達到接近2000五年左右，但是這有一個前提，就是當漆面嚴重損傷，漆面嚴重損傷的情況不用管刮擦也好，吊裝也好，蟲蝕也好，冰雹也好，最后的結果，最嚴重的結果也不外乎嚴重損傷，也就是在最苛刻的條件下依然有5-10年的保護期。

 

　　但是這個數據還有一個問題，就是我們發現它的防護時間是跟膜厚呈一個正比關系的，但非線性環境，但是大概是能加30%左右。現在面臨一個問題，就是膜厚太高了是否會影響它的系統性，就是說從設計角度講，我不知道在座的各位能接受的前緣最多的防護的厚度是多少，這個很重要，如果這個厚度能夠提到一千的話，什么都解決了。

 

　　（發言整理自現場速記，未經本人審核）