3M中國有限公司陶理/新能源部門風電業(yè)務發(fā)展經(jīng)理
大家好，今天很高興來到2016中國國際風電復合材料高峰論壇，跟大家做技術交流。世界上50%的人直接和間接使用到3M產(chǎn)品，在全球一共有6萬多種產(chǎn)品，我們的產(chǎn)品服務于工業(yè)行業(yè)、安全及標識行業(yè)、電子，醫(yī)療行業(yè)，消費品等等，我們可再生能源部門是為我們太陽能及風電客戶提供高效可靠解決方案，我們的解決方案主要來自于3M46個技術平臺，這張圖代表了3M46多個技術平臺，我們在風電領域用膜、膠帶、粘結劑、涂層這幾個核心技術的交差跟組合來產(chǎn)生我們我們的產(chǎn)品，我們在風能行業(yè)主要志立于服務于我們的客戶是在葉片表面處理、結構以及葉片工藝方面，在業(yè)內(nèi)享有盛名是我們?nèi)~片前緣保護膜，另外也有前緣防護涂料，非常值得自豪跟各位分享，以去年全球裝機量排名前十的世界風機主機廠商，其中有7家就使用了我們3M葉片前緣防護方案，有的是用我們的保護膜，有的是用我們的前緣防護涂料。在業(yè)界我們還有另外一個產(chǎn)品是比較著名的，國內(nèi)的大部分葉片廠，它都會用到我們?nèi)~片成型噴膠，我們也有渦流發(fā)生器，它是裝在葉片表面，減少葉片氣動湍流，從而增加、提升風機發(fā)電量效率。
今天帶來了三個嶄新的解決方案，第一個是革命性的新型葉片成型噴膠，大家看一下革命性的新型葉片成型噴膠，左邊的玻纖和右邊玻纖有什么區(qū)別？它有一個顯著的區(qū)別，左邊是玻纖沒有噴噴膠，右邊噴了2克，國內(nèi)大部分采用了無色透明噴膠，3M公司對噴膠使用建議量每平米小于5.4克。隨著葉片制造，它的葉片長度越來越長，葉片越做越大，固定玻纖在近乎垂直的模具表面，是一件非常有挑戰(zhàn)事情。傳統(tǒng)的工藝我們用針線縫，或者用膠帶，甚至用夾子，這樣非常耗費時間和人力，甚至還有質(zhì)量的隱患。這對玻纖固定不恰當?shù)脑挘瑫斐刹＠w的錯層、褶皺甚至纖維的彎曲，這些都是最終導致葉片出現(xiàn)事故重要的原因之一。現(xiàn)在的工藝大家使用無色噴膠，無色噴膠好處在于第一個能夠極高提速生產(chǎn)效率，第二個噴膠粘貼性能極其好，不會有質(zhì)量事故。但是有一個明顯的缺點，就是剛才跟大家展示，因為是無色的噴膠，如果工人在操作上不當心，有時候少噴噴膠，因為他認為噴過了，少噴會造成錯層，如果多噴會造成葉片的機械性能。國外的主機廠是非常關注葉片的質(zhì)量，所以大部分的主機廠都會要求葉片材料供應商使用3M紅色的噴膠，通過顏色的控制，紅色的深淺來幫助控制葉片的使用量。
那么，為什么紅色的噴膠國內(nèi)客戶還是沒有用，因為他們對葉片從模具里面出來，最終有一些紅顏色，紅色的葉片覺得視覺不舒服，其實國外的客戶并不是這么認為，畢竟葉片從模具出來，還是要做表面的處理，要打模，要刷膩子，要刷表面的油漆，會把表面顏色蓋掉。新一代噴膠保留原來紅色噴膠顏色可視化的特點，是藍綠色的噴膠，他的特點經(jīng)過環(huán)氧樹脂固化以后，藍綠色變?yōu)闊o色透明，從而解決國內(nèi)客戶對葉片顏色的擔憂。
那么，下面給大家展示一下，創(chuàng)新噴膠顏色變色的技術，這個容器里面的溶液是標準的樹脂加固化劑，滴進去是藍綠色新的噴膠，在差不多9.7秒的時候，噴膠的顏色從藍綠色到無色透明，這個是在國外葉片廠的實驗室里面做的對比的實驗，由于我們的客戶沒有考慮太周到，所以用的隔離膜是藍色，可能對判斷顏色有一些誤差。左上角是在灌注中的兩塊樣板，一個是藍綠色的噴膠，上面一個紅色的噴膠，右下邊的圖經(jīng)過環(huán)氧樹脂真空灌注之后，紅顏色的玻纖噴膠留在玻纖布上，下面觀察隔離膜周圍，藍色變成了無色透明。
很多客戶關注噴膠對葉片機械性能有多大的影響，我們做了第三方測試，我們推薦使用量，每平方米小于5.4克，我們做了老款噴膠跟新款噴膠機械性能的對比，W7900是新款的數(shù)據(jù)，在推薦使用量的情況下，拉伸強度、壓縮強度不管是縱向，是橫向，以及層間開裂性能，老的噴膠和新的噴膠都沒有變化，但是在一些主要的參數(shù)，比如說短梁剪切以及層間滑動性能老的噴膠略有下降，新的噴膠完全沒有變化，這個說明我們新的噴膠對最終復合材料性能沒有任何的影響。
我剛才也提到如果客戶多噴了怎么辦，尤其是無色透明的噴膠，視覺很難控制，我們也做了第三方實驗在3倍噴膠量下，老款噴膠層間滑動性能下降厲害，新的噴膠也有一定程度的下降值得注意的是我們新的噴膠，因為有顏色可以控制，所以它是不會發(fā)生有不是有3倍噴膠量的情況，新的噴膠也是即使噴過量，也是最小限度對葉片層接性能有很小的影響。新的噴膠有更高的剪切性能，有更快的環(huán)氧樹脂浸潤速度。我們的客戶做了對比實驗，在同樣三塊20層根端三軸向玻纖布，環(huán)氧樹脂真空灌注對比實驗，新款噴膠在45分鐘的時候，可以注意當中圈出來的部分，它是最先的樹脂滲透到玻纖最上層，與此同時，46分鐘沒有噴膠的樣板也是滲透到了頂層玻纖布，噴了兩克現(xiàn)有噴膠直到67分鐘也沒有浸潤到首層，因為這個實驗客戶做的時間比較長，因為速度對比還是非常明顯的，他們在67分鐘以后沒有等下去了。
新的噴膠采用了有機揮發(fā)物的配方，所以對你的生產(chǎn)工廠的規(guī)定包括個人安全防護來看都是非常環(huán)保的噴膠產(chǎn)品。
新的噴膠有顏色的變化，通過可視化的控制節(jié)省成本，最主要對葉片復合材料性能沒有影響，新配方可以融于樹脂的配方，可以加快樹脂的浸潤，也能夠大大提高的生產(chǎn)效率，目前有國內(nèi)幾家葉片廠使用我們的新的噴膠做測試，我也希望更多的葉片商試用我們的產(chǎn)品，見證我們的性能。
第二個議題，新一代葉片前緣防護材料在去年的太倉論壇上介紹了葉片前緣侵蝕與風機發(fā)電量的損失，葉片前緣侵蝕對風機發(fā)電量影響還是非常大的。
我們3M世界做葉片防護方案是頂尖的材料供應商，我們在實驗，施工工藝各方面做了大量的研究，W4601用了刷圖的工藝，刷兩層，膜后在400-500微米的情況下，拿去做實驗，36小時樣本沒有任何的變化，同樣，用其他的工藝澆注一層把這個施工的制樣濕度提高，在濕度環(huán)境是80%濕度條件下，膜厚是350微米的情況下，在同樣的測試的參數(shù)條件下，36小時也是沒變化。膩子對葉片前緣防護產(chǎn)品不管是涂料也好還是膜也好，是否能夠達到最初的設計的性能，也是非常關鍵的。好的膩子對前緣防護材料有促進的作用如果你的膩子性能比較差、韌性比較差，反而會降低性能的作用，我們3M有非常好的聚氨酯膩子W3610，我們在刷了1毫米厚的情況下上面澆注一層我們W4601前緣防護涂料，同樣350微米厚度，36小時實驗沒有任何變化。很多會關注比較好的防護作用。葉片防護侵蝕的能力跟風廠的環(huán)境，跟葉片本身結構跟表面處理的情況葉尖速度密切相關的。所以這個會存在一定的差異性，但是36小時沒有變化，說明W4601的材料風機葉片生命周期20年是免維護。
今年夏天即將推出的是2.0保護膜，左邊是1.0膜，右邊是2.0膜，在新的膜到了18個小時就有破損的現(xiàn)象，同樣參數(shù)的條件，是沒有任何變化的。我們新的膜提升了抗UV的能力。其實大家可以看到18小時的圖片，如果不跟你說有輕微的侵蝕，你可能發(fā)現(xiàn)不了，說明2代膜有卓越抗UV的性能。
3M我們做風電葉片前緣防護的領導者迄今為止依然是風電行業(yè)葉片前緣防護材料基準跟標桿，有很多客戶也會問我3M既有膜，又有前緣材料，到底推薦哪一種材料？我的回答看你的偏好，你要是喜歡涂料，就選用我們的油漆，如果喜歡保護膜就選用保護膜，如果你對刷油漆施工工藝非常自信，我建議你用我們的前緣防護漆,畢竟是36小時以上抗雨蝕能力，我覺得刷油漆要保證工藝是非常不容易，我們保護膜從生產(chǎn)線生產(chǎn)出來，厚度是均一的，一卷膜33米,從0米到3米,它的厚度使始保持著350微米,而刷油漆是不是保證始從葉片尖端往后16、17、18米做前緣防護始終刷均一的厚度，包括保護膜表面非常光滑。而油漆受濕度、外界環(huán)境的影響，我會在客戶的涂裝車間將固化好的產(chǎn)品，可以看到葉片的表面涂層是有顆粒狀甚至是有氣泡，我們的保護面膜在全球風電行業(yè)應用經(jīng)驗是21年，在國內(nèi)外有大量的案例證明保護膜，1.0面膜可以防護有六七年，甚至十年的這樣的一個防護效果，如果你施工工藝不是那么自信，畢竟前緣漆，還是其他品牌的前緣漆在風廠運用案例是非常少的。
最后帶給大家的是安全、可靠的風機增功方案、渦流發(fā)生器解決方案，對風場客戶最關心是風場收益，收益來源于風機是不是能夠持續(xù)的、可靠的發(fā)電、高性能的發(fā)電，我們的渦流發(fā)生器，就可以減少葉片氣動時速，增加它的發(fā)電效益。這里我就不跟大家一一介紹風機葉片的氣動缺陷，右邊第二個傳統(tǒng)葉片，也就是現(xiàn)在生產(chǎn)出來的葉片，處于技術限制，制造成本跟運輸各方面的限制，所以現(xiàn)在制造出來的葉片是一個折中的方案，所以在氣動上不完美，由其是在根部，葉片氣動的失速氣動的現(xiàn)象會造成噪音，同時，葉片前緣侵蝕也會改變氣動外形，從而造成葉片的時速提前，也增加不穩(wěn)定載和，有不少葉片廠自己設計渦流發(fā)生器，往往實驗效果不理想，葉片廠忽略風機葉片是旋轉，在旋轉過程受到交叉氣流的影響，紅色的部分是葉片受到交叉氣流的影響，因為葉尖往后要速度慢遞減的，尤其根部本身氣動不完美。我們公司由3M氣動公司跟柏林科技大學開發(fā)了高精度和多信息的氣流可視化處理方案，通過建模的方式到計算機里面分析，客戶也擔心渦流發(fā)生器會不會增加葉片的載荷，我們也做測試，黃色是葉片設計能夠承受最大載荷，紅色葉片運轉的時候承受的載荷，根部了渦流發(fā)生器載荷根整個風機來看，加了渦流發(fā)生器是微乎其微。我們在風動加了渦流發(fā)生器可以減少噪音。
渦流發(fā)生器方案設計就是找出氣流分離線是非常精確，安裝也是需要要精確，如果安裝有偏差，可能起一個導流的作用，甚至影響氣動效果，大家看右上的圖，每一個渦流發(fā)生器間隔距離包括角度也不是平行，說明了安裝的精準。恩我們的停機時間也是比較短的，我們看一下視頻加裝渦流發(fā)生器和不加裝渦流發(fā)生器的明顯對比，沒有安裝渦流發(fā)生器氣流是四面八方，安裝好的渦流發(fā)生器氣流是非常順的。我們有一套科學的評估方法，風機發(fā)電量的對比，美國業(yè)主請了第三方認證機構，從現(xiàn)場的評估到裝測風的過程，到后期的評估，所有的一套都是經(jīng)過驗證，我們發(fā)現(xiàn)在做的幾個案例里面，能夠提高發(fā)電量，他們裝了渦流發(fā)生器。渦流發(fā)生器在中低風速中提升效果是非常好的。
我們距近為止在歐洲和美國安裝了兩千多臺風機，世界領先的制造廠包括業(yè)主我們的業(yè)主紛紛選擇我們的渦流發(fā)生器作為提升風機能效的方案。
最后我給大家的總結，我們的葉片前緣侵蝕防護方案幫助葉片恢復葉片性能，避免發(fā)電量的降低，渦流發(fā)生器能改善葉片的氣動性能，增加風機發(fā)電效率。我們3M永無止境追求卓越和創(chuàng)新，幫助我們的客戶制造出卓越和創(chuàng)新的產(chǎn)品，謝謝大家！
