盐城昊宇风电设备技术服务有限公司副总经理李奉公:《叶片前缘腐蚀维修典型案例分享》

2019-08-26 东方风力发电网 点击:478
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2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,盐城昊宇风电设备技术服务有限公司副总经理李奉公发表了题为《叶片前缘腐蚀维修典型案例分享》的精彩演讲。

 

以下为演讲实录: 

尊敬的各位领导、同事、同行、朋友,大家上午好,今天我演讲的主题是《风电叶片前缘腐蚀维修典型案例分享》。

我们公司主要是做专业的叶片维护运维的一个企业,我们从2013年开始专注叶片前缘,业务主要是风电叶片运维检修还有一些风电叶片加工和风电叶片小件制作的业务,附带风电行业有一些配备销售以及树脂代理等业务。今天我的主题是讲维修,主要从三个方面来体现:第一个是前缘腐蚀的原因,第二个是前缘腐蚀的影响,第三个是前缘腐蚀的案例,重点展示前缘腐蚀的维修,也希望大家对我们下面所做的工作包括维修有一个更直观的了解。

从左图我们很容易地看到这是海上的叶片,经过一段时间大概3-5年的运营情况出现了一个损伤情况,平面上看是很明显的缺陷,这张图下半部分是我们经过维修的,上半部分是没有经过处理的,也说一说叶片在不同的位置上所受的影响是非常大。目前叶片腐蚀主要受两个方面的影响:第一个是环境中粒子的影响。环境中粒子第一个是雨滴、冰雹、海浪、沙尘、沙石等的影响;第二个是老化。

其中粒子的侵蚀表现为叶片运行过程中粒子对叶片前缘的腐蚀,其中雨是造成前缘腐蚀最重要的原因,为什么说它是最重要的原因?首先叶片前缘我们知道是在高速运行的状况下,目前主流叶片夜间的限速在100,这样的话雨滴直接冲击叶片前缘,对叶片防护涂层造成损坏,在高速清洗的情况下对于叶片前缘涂层包括结构,最后有可能对叶片前缘造成通透性的损伤。从图中的三个图可以看到,第一个就是叶片前缘涂层开始一个点蚀,第二个就是叶片前缘的保护涂层完全剥落,第三个就是完全伤到它的结构,从第三个明显可以看到叶片前缘处于贯穿的状态。

 我们主要关注海上的风电叶片,海上的叶片除了雨蚀,还有海浪的冲击对于叶片前缘的腐蚀也是一个重要的威胁。海浪比雨相比腐蚀比较大,处于间歇性的瞬时冲击,而且海浪中的一些盐分对于叶片的前缘造成影响。这是海上三个叶片的状况,目前我们接触了国内海上的叶片状况,首先第一个图叶片是没有基本的保护涂层的,最基本的面漆的状况下运营大概3年的叶片,前缘的保护涂层是完全剥落的状态,第二个是海上是采用了保护膜的形式,我们看到部分保护膜是完全爆裂,就是前缘已经受到损伤了,第三个我们采用前缘新的LEP的保护材料,经过2-3年之后出现保护涂层剥落现象,这没有伤及叶片主体,只是保护涂层破坏。

再讲一下老化。老化主要是叶片腐蚀后,前缘的叶片基体材料直接暴露在湿气和紫外线等一系列恶劣的环境中,对叶片本体材料产生负面影响。这是我们接触到的一些叶片状况,左图是采用保护膜的状况,大概在5年左右出现这种状况,左图是最早期的前缘保护LEP运行一段时间后出现的一个状态,第三个是直接在暴晒状态下,没有保护体系,没有保护涂层叶片大面包括前缘本体的老化、发黄的状态。从图中也可以看到叶片腐蚀后,叶片的老化对叶片前缘(造成)的严重影响。

我们分析前缘的腐蚀原因,前缘对于叶片运行的影响,我从两个方面:最直观的一个是影响可靠性。这是陆地的风机,前缘腐蚀是很严重的,最后前缘出现脱落性开裂的状况,这样运行的话对于机组的可靠性肯定会产生比较大的影响;第二个主要是发电效率的影响,发电效率的影响就是在腐蚀以后出现失效,失效之后对于机组的发电效率(产生影响)。

关于可靠性影响,主要是从它的过程来说一下,我们知道腐蚀是渐变的过程,首先可能出现涂层的点蚀,第二个是涂层的剥落,第三个是结构损伤,第三个图明显看到前缘的保护层是完全失效的,第四个就是露合模缝,薄膜层完全是露出的状况,最后是前缘出现贯穿损伤,第五个图也可以看到前缘出现孔洞贯穿的状况,最后是出现开裂,严重的时候开裂就是整个叶片或者整体失效。这是对于可靠性的影响,主要是叶片经过不同程度的辐射,最终出现干裂,最后影响机组的有效性和运行安全。

第二个是发电效率的影响。前缘腐蚀对于发电的影响的基本原理,这是我们对叶片修补前和修补后的叶片吸力面与压力面的分布图,左图是修补前叶片前缘经过腐蚀后它的静压分布,右图是候补后的静压分布。修补前就是前缘产生不平整或者是凹坑或者是结构 损伤的缺陷,可能开始是损伤褶皱比较小,在气流经过叶片表面从左图可以看到,气流出现紊乱的状况从而造成静压区面积扩大,引起压差阻力的上升,从而导致叶片性能的下降,影响发电的效率。前期我看到一个文献说美国的一个科学家在国家实验室也做了一个叶片运行的研究,就是看对叶片前缘工艺的影响,叶片运行到1-2年可能会出现前缘腐蚀的状况,每年可能造成发电量损失5%,有的时候可能损失25%以上,所以前缘腐蚀对于发电量的影响还是非常大的,这也是我们一直关注前缘的最重要的(原因)。第一是保护机组的有效性,第二是减少业主和客户的损失。

第三个是前缘腐蚀维修的案例。这是我们叶片在工地上运行的状况,这是一个小型的调研,主要是根据它的损伤状况来选择我们的维修方式,包括成本也是我们最重要的考虑。今天讲维修的技术,实际上维修也是伴随着叶片前缘的防护而发展起来的,所以叶片前缘防护技术的发展,我们才针对不同前缘损伤出现维修的技术措施。讲维修之前,我先讲叶片前缘的防护技术,第二就是讲一下前缘维修的流程,第三个就是一些维修的案例,结合实际中接触的针对不同前缘保护,在不同损伤状况下的一些维修案例,也希望这些案例大家能够感兴趣。

前缘防护技术从最早我们接触风电这一块,我们在关注叶片前缘的技术,实际上在2007年,2018年就关注前缘保护膜的防护,就是在叶片表面贴一个保护膜,就像贴手机膜一样,目前发展到第二代,第二代就是保护涂层的防护技术,我们最早可能有陶瓷漆,第二是聚氨酯保护期,两者的防护机理是不一样的,从我们接触这一块,陶瓷漆第一个是接着陶瓷修理的原理,是采用高硬度、高厚度对叶片进行防护,但是在我们日常检修来说这样的各大油漆厂商都有LEP保护涂层的产品,这是我们采用某一个厂商的叶片前缘保护漆做的一个前缘保护,明显感觉做的效果是比较好,第三者是其他的防护技术,这强年出现一个前缘预制体,就是把前缘的保护采用特殊的材料,比如说改性的聚氨酯或者是聚氨酯橡胶材质做成的前缘保护体,分段装在叶片的表面对叶片前缘进行保护,可能这两年比较多,日后我们可能会不断地见到。关于这一块我们是作为第三方的运维检修,我们和一些材料所、检验机构也有前缘材料机构的尝试,包括做一些实验,腐蚀的研究,大家感兴趣的话我们私底下可以交流一下关于前缘防护这一块。

第二个说到维修,维修的流程是怎么去修?这是一个作业准备,这是我们高空作业的最基本的工具,有它我们才能到叶片施工的位置,才能去实施我们的维修作业的工作。第二个就是前缘的勘察,我们对于前缘风场的环境包括它的位置以及损伤情况要有一个大体的了解,它是在什么状况下,要采用什么工艺方法去做这个事,进而减少后期的维修次数以及维修成本。第三个是维修,我们维修有最基本的要求也不细说了,把所有的损伤的涂层是完全除掉,这是海上叶片维修的过程,完全把叶片损伤去除的状况。第四个是结构修复,就是修坏到了什么程度对它采用结构修补进行还原,结构修完了以后是一个表层的维修,它的基本的防护层就是表漆的修复。最后就是我们做一个前缘保护,这是我们滩涂的一个风场,就是我们给客户做个前缘LEP的防护,现在有很多前缘保护材料就是涂层修复这一块,结构修复完之后,前缘修复好直接做前缘保护了,有些普遍在涂层之前要做一些促进它的粘接,以防前缘本体缺失掉落的状况。

 最后我们讲一下在日常接触到的维修案例,由于时间关系,主要是讲一下膜的维修案例,第二个是涂层的维修案例。这个图是海上膜的一个损伤,四年不到的损伤状况。目前膜的维修,前期接触到一个是一代膜,后面海上发展到二代膜,一代膜和二代膜的特性首先在颜色这一块有差别,第二个在抗老化、抗腐蚀性有一定的提升。第二个涂层的维修,从左图可以看出前期做的保护涂层已经有部分失效了,我们在原有的基础上对叶片前缘做了重新的防护,上图是我们采用陶瓷漆的方式对叶片前缘进行防护,这是早期的,下面这个是我们在海上做的前缘LEP的维修,这两年出现了一种新材料,它的保护性能目前我们接触2-3年是没有什么大的问题。

这是结合我们两种维修状态,我们怎么去修?最上层是保护膜腐蚀的状态,当然这个比较轻,没有伤到叶片本体,只是膜坏了,坏了之后部分明显爆裂,这是我们去 除损坏的保护膜之后的叶片状况,机体有一些污染,但是不至于损坏,所以我们的维修首先肯定是把整个区域全部去除掉,然后更换新的保护膜,叶片是有坏的那我们就要进行修复,对它的结构涂层进行修复。采用什么材料,一般就是采用原有的结构,第四个就是粘贴,第五个就是封边。施工过程中当然我们有一些关键点,比如说贴膜的质量控制,首先膜我们知道叶片前缘的要求是非常高的,首先有很好的光洁面,我们一般要求用320以上的差对它完全打磨确保它表面平整而且没有微孔、针孔的现象,再一个是对它表面进行清洁处理,第三个就是粘贴,干贴是不行的,直接粘贴在叶面上面,周围的气泡是没办法触及的,第四个就是确保叶片里面的气泡完全不进来。

第二个是防护涂层的腐蚀维修。左边是涂层腐蚀状态,还是最基本的清理打磨,第二个就是叶片结构修复,第三个是涂层的修复,目前我们接触到一个涂层第一个采用刮涂的方式,保证前缘保护涂层的厚度,第三个采用滚涂的方式,多次累计滚途达到适度厚度,当然中间有一些质量控制,第一个就是材料对于环境的控制,第三个一定要有适当的厚度才能达到良好的质量,最后才会是一个完美的涂层保护产品。

这就是我的演讲内容,也希望大家私底下进行交流关于前缘维修案例的一些知识,也谢谢大家的聆听。

(内容来自现场速记,未经本人审核,如有不妥请联系修改)


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