風電機組葉片表面阻燃涂層材料的研制

　　摘 要：當風電機組葉片所處的工作環(huán)境中發(fā)生火災事故時，涂在葉片表面的阻燃涂層可阻止火源將燃燒傳遞至葉片，或減緩葉片燃燒的趨勢。本項研究是在現有風電機組葉片的原有結構特殊部位的基礎上增加阻燃涂層，將火源與葉片隔離，有效防止葉片延續(xù)燃燒現象，達到延長葉片使用壽命為目的。
　　0 引言
　　引起風電機組火災事故的原因是復雜的，為此，華翼風電葉片研究開發(fā)有限公司和石家莊市油漆廠組成了課題攻關組，共同研究開發(fā)葉片表面阻燃涂層材料，初步確定在葉片的特殊部位進行應用。
　　風電機組容易發(fā)生火災部位包括：機艙中的潤滑散熱系統、齒輪箱、剎車系統、機艙底座、傳輸電纜、控制柜等部位；葉輪中的葉片、整流罩、輪轂、葉片調節(jié)電機與控制系統。[1] 整個機艙布置密集空間窄小，火災危險性最高，如果發(fā)生火災，對葉片根部直接產生威脅另外，雷擊對葉尖和接閃器也將產生直接危害。因此，如何對葉片的特殊部位加以保護是本課題研究的目的所在。
　　風電葉片主要由高分子聚合物、纖維、夾層材料組成，具有可燃易燃的特性。葉片直接與輪轂相連，葉片根部內外表面設計涂刷阻燃涂層，當葉片所處的工作環(huán)境中發(fā)生火災事故時，位于葉片表面的阻燃涂層阻止火源將燃燒傳遞至葉片，能夠直接保護葉片，防止葉片延續(xù)燃燒。
　　1 風電葉片表面阻燃涂層的防火原理
　　葉片表面阻燃涂層就是將阻燃涂料涂覆于葉片表面形成的涂層，遇火受熱膨脹形成隔熱層以達到防火阻燃的目的。其具有降低葉片表面的可燃性、阻滯火災迅速蔓延等作用。
　　阻燃涂層通常分為非膨脹性和膨脹性。非膨脹性阻燃涂層是依靠其自身的難燃或不燃性，在遇火或強熱時自身釋放出不燃性氣體并形成釉狀的無機保護層，隔絕氧氣，以達到保護的目的。但由于其熱導率較高，隔熱性能較差，對葉片基材防火阻燃的保護性能有限。
　　膨脹性阻燃涂層在遇火或強熱時受熱熔融并釋放出不燃性氣體，在葉片表面形成具有良好隔熱性能的致密且均勻的蜂窩狀炭化泡沫層，可有效的保護葉片基材。通過熱傳導公式（1）：
　　Q=S · λ · ΔT/ΔL （ 1）
　　式中，Q 為傳熱量；S 為炭化層的面積；λ 為炭化層的熱傳導率；ΔT 為炭化層表面與葉片基材的溫度差；ΔL為炭化層的膨脹厚度。[2]
　　由式（1）可知，當ΔT 一定時，葉片表面的阻燃涂層遇火膨脹，其熱電導率λ 隨之下降；炭化層厚度ΔL 隨之增加；阻燃涂層的傳熱量Q 必然減少。從而起到隔熱防火阻燃的效果。