CWPC2020：上海麦加涂料刘正伟——《海上风电前缘防护新方案》

　　2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。

 

　　主旨发言中，上海麦加涂料有限公司技术总监刘正伟做了题为《海上风电前缘防护新方案》的演讲。以下为发言实录：

刘正伟↑
 

　　各位领导，各位同行，大家上午好，听了赵总发言我压力很大，也给了我很大的动力，说明该课题是行业中必须直面面对的，下面我把公司的经验和想法和大家分享。

 

　　关于前缘防护，尤其是海上前缘防护，我们面对最大的问题是没有标准。近十年来，中国前缘防护一直在做，但如何有效地评估材料，出现了很多分歧，也走了很多弯路。比如常见的测一测耐侵蚀、老化、湿热、附着力等等，甚至做循环，这有必要吗？当然有必要。但这是一个必要条件。

 

　　关于前缘保护材料的评估，我简单举几个例子和大家探讨，我们的观点是，整个前缘保护材料的评估，目前来说存在很多的盲区，任何一个盲区到最后都可能会造成完全不能接受的后果。

 

　　首先，主要是用弹性体进行前缘保护，比较软，可能受到材料本身流变性的影响。

 

　　（PPT图示）这是几个废旧的厂房，生活中有一个经验，如果屋子长年累月没有人居住的话，玻璃特别容易破碎。玻璃在我们认知中是固体，按道理讲，在常温环境，常温常压应该不会产生变化，但在长年累月中玻璃容易开裂。理论来讲，所有的材料皆为流体，尤其是高弹性体更加突出。

 

　　（PPT图示）这是非常著名的固态沥青滴落实验，固体沥青和玻璃一样，凭感觉是固体物，不会流动。但从1927年到2013年沥青一共滴出9滴，在常规常压，一个固态的物质也会产生毫米级的形变，只是时间比较长。

 

　　弹性主要是三个部分组成，第一部分是普弹形变，这形变会瞬间恢复，不会产生副作用，也是做前缘材料保护的一种。第二是高弹形变，拉开松开外力会缓慢地恢复，这不可能百分之百恢复，这种可以接受，但我们希望能避免。最致命得是第三条黏性流动，做材料保护时发现第三种情况对雨蚀产生不好的效果，如果材料套上第三个性能提高雨蚀的话，该材料在将来运行过程中会存在很多的风险，这种风险快的话可能一年半年，或者是五年以上。

 

　　（PPT图示）蠕变是要绝对避免的，如果把这个作为主要性能会发生什么？首先材料会开裂，很多材料尤其是弹性体运行一两年发生轻微开裂，伴随时间增长可能出现剥离、消失，和实验室单纯测试雨蚀的差距数据相距甚远。其中很重要的一点是蠕变的流动性。刚才只是把前缘保护力学特征举了简单的例子，里面的影响因素还有很多，时间关系，这里不做讨论。

 

　　关于实际工况下的可靠性评估。

 

　　（PPT图示）这是一个叶片的正常运输过程，整个风场叶片前缘会碰到树头，仅仅运输过程可能对前缘保护材料产生非常大的负面影响。如果材料本身没有做这方面的评估，如果前缘保护材料在风场失效这应该归谁？这是一个很大的盲区。

 

　　风场的条件是千变万化的，很多时候我们觉得微不足道的条件，到最后都会产生一些完全不能接受的后果。

 

　　（PPT图示）这三个是做雨蚀测试样板，同样一个样板，右边的图是风场的一边，这是蚊虫的尸体，前缘被撞击飞虫飞蛾不可避免，这会产生多大的负面效果，对有些材料完全有影响，对有些材料产生破坏性的后果。测试之前，有斑点的区域是人为放上蚊虫尸体，测试之前简单地清理蚊虫尸体，涂层表面没有发生变化。但经过雨蚀一小时之后，有蚊虫的地方涂层表面被破坏得很厉害，中后端没有蚊虫尸体的区域材料完好，如果以完好评估材料寿命可能有三五年，如果有蚊虫尸体可能材料寿命不足半年。

 

　　（PPT图示）关于刮擦，根据直觉不是很严重，但遗憾得是，很多材料寿命与厚度并没有成正比。第一个照片保护材料经过了很轻微的打磨，做完一小时雨蚀之后，中间两个区域发生了明显的破坏，未打磨区域完好无损，雨蚀继续，达到三个小时之后，可以清楚地看到，原先没有经过刮擦的区域，保护台的状态完好，几乎没有变化，但原先受刮擦的区域完全失效了。

 

　　所以简单的蚊虫尸体会造成不可挽回的后果，一个轻微的刮擦也能造成无法想象的后果。

 

　　第二方面，Mega海上风电前缘防护新方案。

 

　　我们在风场做了调研，很害怕，如果材料设计领域一个参数考虑步骤，整个设计会出现批量的问题，如果施工运行领域，甚至如果有一个小小的盲点没有考虑到也会产生相应的致命后果。为了应对海上风电前缘保护做了一些工作。首先把最基础的雨蚀测试标准从160m/s增长到200m/s，与海上大功率叶片保持同比例增加。

 

　　第二，增加了小雨、中雨、暴雨以及特大暴雨的测试。不同材料对不同降雨类型有不同敏感程度。

 

　　第三，尽可能考虑了风场实际存在的客观因素，比如吊装刮擦，冻雨、冰雹、飞鸟撞击、表面脏污等等累计有20多项，这些累计可能存在的因素和前缘保护材料符合在一起做综合性的评估，当然评估的方式标准有待确认，我们只是按照自己的理解制订了内部的标准。

 

　　最后，完善失效模式的分析以及极限失效模式的分析。该材料毕竟没有哪一家在风场平稳地运行20年，不得不做最坏的打算，如果失效了怎么办？在什么情况下会失效？失效到什么程度。

 

　　最后，在8月份正式推出新产品，新产品的编号是3650PF。

 

　　这是风场的照片，请大家一起提宝贵意见，我们一起降低全行业的风险，谢谢大家！

 

　　（内容来自现场速记，未经本人审核，如有不妥请联系修改）