目前葉片大多采用環(huán)氧玻璃鋼或不飽和聚酯玻璃鋼作為主要成膜材料, 這些有機(jī)玻璃鋼都具有極佳的機(jī)械性能。各廠家積累的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在沒有外界因素破壞的情況下葉片使用壽命完全可以達(dá)到20年。因此,如何最大程度的減少外界侵蝕將是決定葉片實(shí)際使用壽命的關(guān)鍵因素?! ?/p>
葉片正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通??赡苁艿揭韵聨追N外界侵蝕:
第一種是來自紫外光對(duì)樹脂的侵害;第二種是風(fēng)砂、浮塵以及雨霧等對(duì)基材的侵蝕。就第一種而言,是屬于化學(xué)性的侵蝕;
第二種侵蝕是屬于機(jī)械性的,對(duì)于涂料行業(yè)來說防護(hù)難度較第一種要大的多。葉片正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中葉尖的線速度可達(dá)80米/秒,這個(gè)速度相當(dāng)于F1賽車的最高時(shí)速。風(fēng)中含有的砂?;蛩螘?huì)對(duì)葉片表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。如果葉片涂料耐砂蝕或雨蝕性能不佳,防護(hù)涂層將在幾年內(nèi)發(fā)生明顯損耗,根本堅(jiān)持不了20年。
某國外著名主機(jī)廠2006年安裝在內(nèi)蒙風(fēng)場(chǎng)的葉片大部分已出現(xiàn)涂層磨損嚴(yán)重(見附圖)而必須修補(bǔ)的情況。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況,是因?yàn)椴捎玫耐苛戏雷o(hù)沒有考慮風(fēng)砂的侵蝕。
眾所周知,現(xiàn)代化大型風(fēng)力葉片主要起源于中北歐波羅的海和北海附近的低地國家,那里深受北大西洋暖流影響,以溫暖潮濕的溫帶海洋性季風(fēng)氣候?yàn)橹?,其風(fēng)源特點(diǎn)是含水量高,含砂量和浮塵量都極低。它們的葉片涂料自然而然的將耐雨蝕作為葉片涂料的主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),主要代表就是Simens的耐雨蝕檢測(cè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
檢測(cè)原理如下:將涂料施工在螺旋槳上,然后高速運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)人工垂直降雨,檢驗(yàn)涂層的被擊穿時(shí)間?! ?/p>
耐砂蝕和耐雨蝕在機(jī)理上有共同之處,但也有所區(qū)別。其共同點(diǎn)在于涂層都必須經(jīng)受長時(shí)間的高速粒子撞擊,涂層必須具有一定的彈性。不同點(diǎn)在于砂子表面粗糙,硬度高,更容易劃傷涂層,因此耐砂蝕的涂層不但需要彈性,還要具有高機(jī)械強(qiáng)度。彈性和機(jī)械強(qiáng)度可分別用拉伸率和抗拉強(qiáng)度來量化。只要涂層能隨時(shí)保證這兩個(gè)特性,再具備足夠的厚度,就可以有效抵御風(fēng)砂雨霧在葉片運(yùn)行過程中的侵害。不過涂層的彈性通常會(huì)隨溫度變化而變化劇烈,很多常溫下彈性很好的涂料在低溫時(shí)就會(huì)變成剛性,從而極大降低了耐沖擊性能。就中國西北部風(fēng)場(chǎng)而言,風(fēng)砂最強(qiáng)烈的季節(jié)恰恰在冬季,這也是內(nèi)蒙某風(fēng)場(chǎng)葉片涂層損耗嚴(yán)重的原因之一。
必須指出的是,耐砂蝕或雨蝕性能和耐磨性能是完全兩個(gè)不相關(guān)的概念。前者主要考驗(yàn)垂直方向,兼顧水平方向的損耗,而后者則只考慮水平方向。事實(shí)上涂層破壞主要是由垂直方向的沖擊引起。很多剛性涂料具備很完美的耐磨數(shù)據(jù),但其耐風(fēng)砂性能卻極差。 目前國內(nèi)外尚沒有權(quán)威的葉片涂料涂膜耐風(fēng)砂標(biāo)準(zhǔn),但鑒于目前風(fēng)砂危害嚴(yán)重的現(xiàn)狀,GL、中國科學(xué)技術(shù)部以及一些主機(jī)廠已著手進(jìn)行一些探索性工作,這些工作有的已經(jīng)應(yīng)用于涂料材料的選擇中:如2009年的國家項(xiàng)目中就提出來了要滿足GB2423.37砂塵試驗(yàn)方法;Simens的耐雨蝕檢測(cè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn);某國內(nèi)著名整機(jī)廠在去年就開始使用噴砂實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)試,作為材料選擇時(shí)的參考;某國外涂料公司在國內(nèi)進(jìn)行測(cè)試時(shí)參考了GB2423.37和某整機(jī)廠的方法,結(jié)合葉片運(yùn)行的情況制定了相對(duì)明確的實(shí)驗(yàn)方法:在耐浮塵實(shí)驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的加速實(shí)驗(yàn),加速的條件是根據(jù)風(fēng)電葉片在實(shí)際使用環(huán)境下的剪切速度,提高了國家標(biāo)準(zhǔn)的浮塵與被測(cè)物體的撞擊速度及浮塵的顆粒,規(guī)定了砂塵的粒徑及其它測(cè)試條件,也給出了較為清晰的評(píng)價(jià)方法。
通過對(duì)國外涂料行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定過程及所制定的方法,我們不難看出:他們的方法的得出是用戶在充分考慮了各種運(yùn)行環(huán)境的情況下,由用戶和涂料企業(yè)共同研究探討,所以他們的方法給人的感覺更能體現(xiàn)出應(yīng)用的需求。如果我們中國的主流主機(jī)廠商能夠以前瞻性的眼光去學(xué)習(xí)人家的管理方法,我們的風(fēng)電行業(yè)可能要少走很多的彎路。