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风力发电机叶片涂料

2015-09-15 10:19:44来源:论文网浏览: 评论:0

  叶片作为风力发电设备的关键部件,它的质量势必影响到风机的整体寿命,所以加大对风机叶片的技术改进就显得尤为重要。本文仅就叶片的主材之一的涂料分析,从其中反映了叶片材料国产化面临的机遇与挑战。目前风力发电已成为世界上公认的、除了水电之外,最具有大规模商业开发价值的可再生能源利用技术。然而风电行业从2006~2012年实现了跨越式发展,但是在快速增长过后,取而代之的是恶性价格竞争、产业过剩阴影、技术门槛提高、补贴政策退出等等一系列问题,这一切必然要求我们要重新调整风电行业,使他回归到一个合理的范围中来。重建设、重规模得发展模式必将被改变,重质量、重管理成为了历史的必然选择。

  为了应对全球气候变暖,世界上主要国家都在积极开发利用新的能源,风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.7409MW,其中可利用的风能为2??07MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国有很好的风能条件,仅陆地上的风能储量就有约2.53亿KW,开发利用潜力巨大。据统计,在2010年,全国风电装机总量为0.31亿千瓦,据国家发改委和能源局正在制定的风电发展规划,全国风电装机总量2015年为1.00亿千瓦,2020年为1.8亿千瓦,2030年为3.5亿千瓦当需求饱和时,预计风电装机将达到总装机容量5.0~6.0%。新安装风电机组以MW级为主,MW级叶片需求旺盛,成为主流。

  在过去的几年间,我国风力发电发展势头迅速,这就造成了风电与配套电网、系统调峰能力、消纳市场进行规划统筹不协调的诸多问题,从而引起了在部分集中开发地区不同程度地存在风电并网难、消纳难和弃风问题。所以这必须要求我们切实转变开发思路与方式、坚持发展质量与速度并重,科学合理确定新能源中长期发展目标。要充分考虑电力系统消纳能力和全社会的电价可承受能力。强化统筹规划,严格落实规划,严格执行技术标准,提高机组性能,确保电力系统安全。

  风电机组要求很长的使用寿命,一般要求为20年以上。风力发电机一般安装在沙漠、草原、海边或海中,由于其所处工作地点的特殊性,因此对风力发电机外表的涂层有很高的要求。因为风力发电机常年裸露在室外,受到风雨雷电、空气中污染物质等的侵蚀,因此它所需要的涂料主要有:防腐蚀涂料、绝缘涂料、自清洁涂料等等。本文中我们只阐述防腐涂料的选择及质量控制标准:

  风电机组承受的磨损应力(磨蚀)主要有两个因素,一是因为风挟带的颗粒(例如砂粒)摩擦钢结构、叶片表而产生破坏,另外是水滴、冰雹、沙尘暴甚至飞鸟等较大物的撞击破坏。这在沙漠戈壁风电场塔架迎风面及底部、风电叶片表面、箱式落地变压器迎风侧面比较常见和明显,特别是叶片的叶尖速度在许多情况下超过70m/s,磨损会造成结构破坏、效率下降和损失。符合我国实际需求的风电发电机叶片技术要求。通过对比国内外已建成并运行的风力发电机组,我们可以发现国内外风电产业所面临的环境是不相同的,国外风电机组大多处于有风无沙的环境中,而我国风电机组大多处于有风也有沙的环境中,因而国内风力发电机组所受的风沙侵蚀更为严重,因而盲目照搬国外经验和引进国外叶片涂料并不能满足国内发电机组叶片的仿佛需要,探索和研发符合我国实际需要的风力发电叶片涂料势在必行。

  我国幅员辽阔,不同地区的风电机组所面临的自然环境各不相同,因而其风电叶片涂料的性能也应有所差异。例如内蒙古、甘肃、河北、新疆等地风电机组叶片受风沙影响较大,因而用于这些地区风电叶片的防腐涂料必须具有极佳的耐磨性;江苏、上海、山东等地靠近海岸,这些地区的风电叶片受风沙影响不大,但受湿热海风、盐雾等因素影响较为显着,因而用于这些地区的风电叶片涂料必须具有较强的耐湿热性能;而南方一些地区风电站主要以抗台风,抗腐蚀为主。

  符合我国实际需求的风电叶片涂料的开发。大量试验证明,聚天冬氨酸酯无溶剂腻子和双组分水性聚氨酯面漆的搭配对于提升叶片涂料性能十分有效。聚天门冬氨酸酯涂料是近年来发展的一类新型双组分脂肪族聚脲涂料,它是由聚天门冬氨酸酯树脂与脂肪族异氰酸酯固化剂反应而得的。用这种材料制成的涂料具有良好的低温性能、耐磨性、耐腐蚀性、耐水性和耐候性等等,且延伸度、强度均较高,能够满足一定的运动需求。基于以上认识,市场上已经出现了一系列应用了聚天门冬氨酸酯树脂的产品,如Desmophen NH 1520、Desmophen NH 1420、Desmophen NH 1220等,国内已有实践证明:基于聚天门冬氨酸酯的风力发电叶片涂料,施工简便,性能优越,对于减少叶片生产工序和提升叶片性能有着重要的意义,强化聚天门冬氨酸酯技术在风电叶片涂料中的应用,对于研发符合我国实际需求的风电叶片涂料有着重要的意义。

  另外,值得注意的是,由于我国风电机组所处环境与国外情况不同,因而对新研发的风电叶片涂料的性能检验也不能照搬国外标准。由于我国大多数风力发电机组受风沙侵蚀较为严重,因而国内风电机组防腐涂料的测试应进一步提高对抗风沙系能和耐磨性能的检验指标。以对基于天门冬氨酸酯技术的风力发电叶片涂料的检验为例,国际上通用的耐磨性测试为Taber耐磨测试,这种检验方法具有良好的重复性,是一种最常用的耐磨性检验方法,而此外,落砂法耐磨测试和喷砂法耐磨测试也可用于对叶片涂料耐磨性能的检验,虽然这两种检验方法在国际上较为少用,但他们也存在较高的说服力,在涂料研发过程中作为辅助手段对涂料耐磨性进行检验,以便全面靠地验证涂料性能。

  综上所述,目前我国多数风电机组叶片涂料多为进口涂料,由于国内外风电机组所处环境不同,进口涂料往往效果不甚理想,因而加速风电机叶片涂料的本土化发展十分必要。在涂料研发过程中应注意:要充分结合国内风电机组特征、所处环境及性能要求选择合适的涂料类型,切不可盲目照搬国外涂料制造和检验经验。

 

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