风电机组叶片表面阻燃涂层材料的研制

　　摘 要：当风电机组叶片所处的工作环境中发生火灾事故时，涂在叶片表面的阻燃涂层可阻止火源将燃烧传递至叶片，或减缓叶片燃烧的趋势。本项研究是在现有风电机组叶片的原有结构特殊部位的基础上增加阻燃涂层，将火源与叶片隔离，有效防止叶片延续燃烧现象，达到延长叶片使用寿命为目的。
　　0 引言
　　引起风电机组火灾事故的原因是复杂的，为此，华翼风电叶片研究开发有限公司和石家庄市油漆厂组成了课题攻关组，共同研究开发叶片表面阻燃涂层材料，初步确定在叶片的特殊部位进行应用。
　　风电机组容易发生火灾部位包括：机舱中的润滑散热系统、齿轮箱、刹车系统、机舱底座、传输电缆、控制柜等部位；叶轮中的叶片、整流罩、轮毂、叶片调节电机与控制系统。[1] 整个机舱布置密集空间窄小，火灾危险性最高，如果发生火灾，对叶片根部直接产生威胁另外，雷击对叶尖和接闪器也将产生直接危害。因此，如何对叶片的特殊部位加以保护是本课题研究的目的所在。
　　风电叶片主要由高分子聚合物、纤维、夹层材料组成，具有可燃易燃的特性。叶片直接与轮毂相连，叶片根部内外表面设计涂刷阻燃涂层，当叶片所处的工作环境中发生火灾事故时，位于叶片表面的阻燃涂层阻止火源将燃烧传递至叶片，能够直接保护叶片，防止叶片延续燃烧。
　　1 风电叶片表面阻燃涂层的防火原理
　　叶片表面阻燃涂层就是将阻燃涂料涂覆于叶片表面形成的涂层，遇火受热膨胀形成隔热层以达到防火阻燃的目的。其具有降低叶片表面的可燃性、阻滞火灾迅速蔓延等作用。
　　阻燃涂层通常分为非膨胀性和膨胀性。非膨胀性阻燃涂层是依靠其自身的难燃或不燃性，在遇火或强热时自身释放出不燃性气体并形成釉状的无机保护层，隔绝氧气，以达到保护的目的。但由于其热导率较高，隔热性能较差，对叶片基材防火阻燃的保护性能有限。
　　膨胀性阻燃涂层在遇火或强热时受热熔融并释放出不燃性气体，在叶片表面形成具有良好隔热性能的致密且均匀的蜂窝状炭化泡沫层，可有效的保护叶片基材。通过热传导公式（1）：
　　Q=S · λ · ΔT/ΔL （ 1）
　　式中，Q 为传热量；S 为炭化层的面积；λ 为炭化层的热传导率；ΔT 为炭化层表面与叶片基材的温度差；ΔL为炭化层的膨胀厚度。[2]
　　由式（1）可知，当ΔT 一定时，叶片表面的阻燃涂层遇火膨胀，其热电导率λ 随之下降；炭化层厚度ΔL 随之增加；阻燃涂层的传热量Q 必然减少。从而起到隔热防火阻燃的效果。