2017年10月31日——11月1日，由中國電器工業(yè)協(xié)會風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會和新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合主辦，施耐德電氣（中國）有限公司協(xié)辦的2017（第二屆）中國風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會二屆二次會員大會(CWPE2017）在北京豐大國際酒店盛大召開。中國電器科學(xué)研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室教授級高工揭敢新先生在11月1日上午的“智能控制與智能運維專場”發(fā)表了演講。
揭敢新：大家好，感謝果巖秘書長的介紹，也非常榮幸有這個機會跟大家做這個交流。我是來自中國電器科學(xué)研究院限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，我們主要是做環(huán)境適應(yīng)性，前面各位都談海上風(fēng)電，環(huán)境適應(yīng)性這幾年是個大問題，我想利用這個機會跟大家做個交流。
分四個方面，一個是環(huán)境的分析，另外一個就是測試評價技術(shù)，還有防護技能，還有工作建議。
首先分析，我們從內(nèi)陸走上沿海，走上海洋，其實海洋現(xiàn)在只是一個過程，這個問題還是很多，吳凱理事長他說看上去是個藍藍的海，但也許是個黑黑的洞。我們現(xiàn)在海上問題還沒有解決，那腐蝕銹肯定是個大問題。
從這個圖表來看用顏色來表示溫度，從氣溫和水溫來看，從北到南我們國家沿海就是渤海最北，渤海、黃海、東海、南海，從北到南溫度逐漸加深，也就是溫度在逐漸升高，從這個也可以看到我們實際上在濕熱海洋，濕熱主要指南海這一帶，渤海和黃海屬于亞濕熱，所以濕熱還是比較惡劣。從鹽度來看我們選擇了幾個典型的點來進行監(jiān)測，三亞是最厲害的。
從腐蝕等級來看，基本上都差不多，但是南海這邊還是厲害。現(xiàn)在還有一個更重要的就是我們現(xiàn)在監(jiān)測的數(shù)據(jù)大多數(shù)還是沿海的，就是海岸上的，真正海洋可能比這個還惡劣，通常大概2倍左右。其實我們不要覺得到海里面，就是我們的海島，現(xiàn)在我們南海建設(shè)了一些海島，我去調(diào)研看到那比我們的沿海厲害多了，有些可能一年兩年就基本上是沒法用了。
歐洲海上風(fēng)電發(fā)展比較早，我們很多技術(shù)早期還是引進歐洲的技術(shù)。我們看到歐洲的情況，我們選擇了廣東沿海和福建沿海一些海岸風(fēng)電場的一些點和歐洲荷蘭的點進行比較，從溫度來看都差不多，但是我們的年極端最高氣溫均超過35度，而且低溫也是25度左右，歐洲荷蘭這塊就是他不超過35度，而且低溫更低。這個是低溫情況，他的溫度比我們更低，他當(dāng)然還有一些結(jié)冰的情況，但是這個結(jié)冰情況跟我們剛才前面專家介紹的，它可能屬于干的情況，跟我們這個濕的情況還是不一樣。
這個濕度，濕度是很重要的一個指標，溫度是一方面，濕度是一方面。濕度來看總體上說我們濕度比他厲害得多，而且我們的持續(xù)時間很長，歐洲雖然濕度也高，但是持續(xù)時間不長。
這是我們調(diào)研的實際圖片，我們在福建沿海，這個風(fēng)電也是才建了兩年多，從這里可以看到情況已經(jīng)很嚴重了，就包括輪轂還有塔基，當(dāng)然這是看得見的情況，我們實際上現(xiàn)在更關(guān)注的是看不見的，就是我們說的所謂的電器，看得見的我們還可以通過表面處理，防護一下海可以，但是看不見的更嚴重，因為電器是所有設(shè)備控制的中心和腦袋，所以它一旦出問題，輕者影響運行，嚴重的話導(dǎo)致一些安全事故。
通過前面我們可以看到海上環(huán)境還是有特殊性，而且我們還有臺風(fēng)。另外就是海上風(fēng)電跟海洋平臺，船舶這塊很多也很清楚，但是它跟我們比還是有差異，一個是長期無人職守，無人維護，一個是設(shè)備比較高，還有維護成本也非常高，成本壓力也更大。所以相對于我國的暖溫和歐洲的海洋環(huán)境，我們濕熱環(huán)境更為嚴酷，這個也就為我們的腐蝕防護提出更高的要求，所以我們必須針對性的進行設(shè)計和研究。
這是我們開展的一些評價基礎(chǔ)研究方面的工作，我們在這個環(huán)境里面受影響，但是事實上大環(huán)境我們有些改變不了，但是小環(huán)境我們可以做。實際上這個小環(huán)境控制不好，就是我們通常說的微環(huán)境控制不好是直接影響到我們設(shè)備的穩(wěn)定運行。這個我們在研究主要關(guān)注微環(huán)境，實際上我們要做的工作也是針對微環(huán)境，微環(huán)境的好壞也直接影響到產(chǎn)品的有效運行。
現(xiàn)在要解決這個電子設(shè)備在微環(huán)境的腐蝕失效問題，我們發(fā)現(xiàn)不但是環(huán)境，電流電壓對腐蝕依舊有很大的影響。所以從對電器設(shè)備來說，因為結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，不像鋼構(gòu)件我們通過表面處理很簡單，電器設(shè)備很難通過電器本身角度來提高防腐能力，而且成本較高，因此需要整體改善，整體改善就是如何準確的量化腐蝕情況，這個是一個關(guān)鍵，就是我要首先知道我現(xiàn)在腐蝕到什么等級，然后根據(jù)等級采取什么相應(yīng)的措施，所以這里面就是量化表征是一個關(guān)鍵。基于這個我們針對性的開發(fā)了兩種技術(shù)，一個是凈化方案，一個是誘發(fā)散體技術(shù)。下面我分別介紹。
這個是我們在三亞開展的一些現(xiàn)場的實驗，包括變流器的外殼和關(guān)鍵零部件，以及整機模擬件現(xiàn)場試驗，從里面收集一些數(shù)據(jù)，同時我們也采取一些人工加速試驗方法，進行一些相關(guān)性研究。這個里面綜合各種環(huán)境因素，通常我們對腐蝕影響比較大的像溫度、濕度、鹽霧，還有電流電壓，另外還有一些腐蝕性氣體，腐蝕性氣體很復(fù)雜，各種各樣都有，通過這個原理我們來看它的腐蝕行為。這是我們開展一些對不同的電流電壓在不同的腐蝕環(huán)境條件下對更多材料的一些腐蝕性研究，這也是類似的。
這些工作我們因為實驗室也牽頭在電器協(xié)會的支持下我們做了能源局的十項風(fēng)電標準，其中剛才說的研究標準有些已經(jīng)體現(xiàn)在里面了，包括發(fā)電機、控制系統(tǒng)、變流器、結(jié)構(gòu)件這些。
量化表征方法研究，這個也是一個很關(guān)鍵的問題。我們要如何準確的表征微環(huán)境，知道微環(huán)境的腐蝕等級進而采取相應(yīng)的措施。傳統(tǒng)的方法通常是腐蝕稱重法，實際上這個方法比較粗，對電子器件來說遠遠達不到要求，所以它是沒法對我們后面的一些決策做出判斷。所以我們就研究一種高精尖的識別方法，這里面我們開發(fā)了一個叫做銅征測試片，測試精度可以達到納米級。國外也有類似產(chǎn)品，但是我們相比國外的銅類比，我們應(yīng)該來說精度更好，組織也更均勻。這是國外和我們進行比較，在廣州進行了一個多月的驗證試驗，從試驗結(jié)果大家相似性非常好，趨勢大家都一致，另外我們的精度更高。這是一些具體的機理研究。
通過對腐蝕產(chǎn)物的總的各種腐蝕膜的計算，最后可以得出整體的腐蝕程度，這里有一個瞄標準，對應(yīng)就可以查到它到底現(xiàn)在屬于什么等級，通過不同等級采取不同的措施。這是我們利用銅表層片進行一個實際的應(yīng)用，這是一個例子，就是我們在測試過程中發(fā)現(xiàn)膜主要為氧化銅，每個月大概有1120埃，屬于信G3等級，屬于比較嚴重了，要采取措施了。
腐蝕防護技術(shù)，因為電器件比較復(fù)雜，無法對它進行單體的材料表面這些進行防護。所以要進行一個整體的防護。通常只有兩種，一個是鹽霧凈化，還有一個氣相防銹，目的通過整體改善環(huán)境使它達到理想化的目的。
在研究的時候我們發(fā)現(xiàn)鹽霧大多是在2-7微米之間，而且這個鹽霧是從液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)三種形式不斷轉(zhuǎn)化的，所以如何把它有效過濾是一個難點，我們通過實驗確定選用具有漸進結(jié)構(gòu)的超梳水性國旅材料，讓海洋高濕度環(huán)境下的鹽霧由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，解決傳統(tǒng)灰塵過濾材料難以過濾鹽霧的缺陷，基本上可以國旅2-10微米。這個是我們試驗的結(jié)果，一個是灰塵測試，進風(fēng)面是比較嚴重的灰塵，出風(fēng)面基本上很干凈。同樣鹽霧，進風(fēng)面還是很嚴重的，出風(fēng)面很干凈。通過過濾以后我們用銅表征測試片進行試驗，可以看到基本上還是比較理想，腐蝕已經(jīng)非常的微弱。
實際上我們在現(xiàn)場也測試，比如說現(xiàn)場的大環(huán)境，腐蝕等級是GX，但是用過我們剛才那套系統(tǒng)以后它的等級可以降為G1，這個已經(jīng)非常理想。這套系統(tǒng)我們根據(jù)需要還有一些配件，包括選用一些壓差計，包括對風(fēng)機流量裝置控制，對鹽霧進行調(diào)節(jié)，可選配家裝除濕系統(tǒng)。
我們利用氣相防銹技術(shù)對電子元器件進行保護，這種方法有它的優(yōu)越性，但是它也有它的缺點，首先它這個可能本身不同的氣相防銹劑也會對這個電子元期間產(chǎn)生影響，另外它在高濕度環(huán)境下效果會明顯降低，所以如何有效的改進能達到我們所需要的目的，這也是我們研究的一個主要的問題。
根據(jù)這些我們采取了三個措施，一個是對產(chǎn)品外殼結(jié)構(gòu)進行改進，使氣相防銹粉不容易吸潮；二是對高濕度環(huán)境，外加控濕度措施與氣相防銹劑搭配使用。三是根據(jù)不同電器設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，定制氣相防銹劑用量和布局方案，改進后氣相防銹劑產(chǎn)品命名為氣相防銹發(fā)散體。
這個是我們改進中氣相防銹發(fā)散體實測的結(jié)果，從這個圖可以看到上面一個是采取了這種措施以后的，下面是沒有的，可以看到這個腐蝕防護效果還是非常明顯的。這個是國內(nèi)外的同類產(chǎn)品進行比較，可以看到效果還是比較明顯。
因為電子元器件除了腐蝕以外更重要的是影響它的電器性能，我們要對它的電器性能進行測試，包括電阻、電感有關(guān)的參數(shù)，從測試來看幾乎沒有什么影響。
對電阻環(huán)氧樹脂板表面電阻、體積電阻有較小的影響，但是影響在接受范圍內(nèi)，所以氣相防銹發(fā)散體對電路板不影響本身的性能。
小結(jié)一下，我們針對濕熱海洋環(huán)境，實驗室研制的鹽霧凈化處理和氣相防銹發(fā)散體兩種防護技術(shù)，從整體改善電器設(shè)備運行的微環(huán)境，解決濕熱海洋環(huán)境電器設(shè)備腐蝕問題具有良好的效果。
下面是一些建議，也是根據(jù)我們工作的一些體會，現(xiàn)在“一帶一路”也為我們帶來一些機會，也為我們帶來一些挑戰(zhàn)，因為“一帶一路”的環(huán)境非常復(fù)雜，有海洋的、高原的、干熱沙漠的什么都有，這些對我們這個產(chǎn)品走出去有很大的挑戰(zhàn)，所以我們必須做相應(yīng)的前期工作。
對于海上風(fēng)電來說同樣也有這個問題，如何把風(fēng)險前移，使它能夠在我們設(shè)計階段或者在策劃階段就把這個問題解決，而不停留在后期的維護，進一步降低成本，其實對風(fēng)電企業(yè)來說也是非常重要的。
我們實驗室因為這些年也是根據(jù)一些產(chǎn)業(yè)的需求，結(jié)合國家的戰(zhàn)略，我們在沿線也做了一些布局，包括沿途這些點我們都建立了相應(yīng)的實驗研究點，現(xiàn)在已經(jīng)開展一些實驗，另外我們也積累了一些數(shù)據(jù)，有些在慢慢轉(zhuǎn)化為國家標準，有些為企業(yè)的設(shè)計提供資源支持。
因為這個問題比較復(fù)雜也比較大，我們也希望拋磚引玉跟大家一塊來探討，也是搭建這么一個平臺，跟大家一塊來解決這個行業(yè)存在的共性問題出點力，謝謝大家！
（文章內(nèi)容來自現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）
