3 风电机组塔筒涂料配套现状及隐患
3.1 风电机组塔筒涂料配套情况
由于业内没有专门针对风电涂料配套设计和技术要求的权威行业标准,目前风电机组金属表面防腐设计主要依据为ISO12944-2007《色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐保护》。该标准将大气腐蚀环境划分为C1(很低)、C2(低)、C3(中等)、C4(高)、C5-I(很高—工业)、C5-M(很高—海洋)6个等级;将水和土壤腐蚀环境划分为:Im1(淡水)、Im2(海水或盐水)、Im3(土壤);将涂层耐久性期限划分为:2 ~ 5 年(低)、5 ~ 15 年(中)、15 年以上(高)等。一般而言风场所处的大气腐蚀环境都较为恶劣,我国的风场环境多数应归属于C3、C4、或C5 的腐蚀环境,风力发电装置要求防护年限多数在15 年以上,有的长达20 年。耐久性是一个能够帮助业主进行维修计划的技术依据,在出现涂层褪色、粉化、污损、磨损、撕裂,或者出于美观或其他原因,维修涂装工作需要频繁进行。
风电机组塔筒外表面涂层配套基本采用环氧富锌底漆+ 环氧漆+ 聚氨酯面漆的体系,是典型的钢结构重防腐涂料体系。表1 是目前国内普遍采用的风电机组塔筒涂装体系。
近年来,随着我国风电产业的迅速发展,包括中远关西在内的一些知名涂料商纷纷进入我国风电机组涂料市场,中远关西设计的风电机组塔筒涂料体系严格执行ISO12944-5 标准,具有较好的防腐、耐候、耐磨、耐冲击、耐低温性能,而且近期在内蒙古卓资风场100MW 工程中得到了成功应用。
表2 风电机组塔筒外表面涂层配套体系
3.2 目前风电机组塔筒涂料配套存在的隐患
由于目前主流风电技术都是自欧洲引进,国内塔筒的防腐配套也完全是照搬国外的配套方案,然而我国幅员辽阔,各地的地理环境和气候特点差异很大,跟欧洲具有很大的不同,加上工业化发展带来的大气污染较为严重,目前的配套能否适合我国的环境和气候特点存在很大的疑问。尤其是在风沙严重、昼夜和季节温差大的西北、内蒙古等地区,目前已经有部分风电场发生了配套涂层风蚀严重、漆膜提前老化的问题,给风电机组设备的长效运转及安全性带来了隐患。
防腐涂层的实际防护效果,依赖于涂料质量、配套的合理性以及涂装工艺水平,其中涂装工艺水平最难控制,也是权重最大的一个因素。但是目前国内塔筒生产厂家的涂装工艺水平参差不齐,管理粗放,底材处理、喷涂工艺和涂装质量控制不一定能完全达到设计要求,因此最终的成膜效果和防腐期限很难有保障。
在风电行业发展之初,在欧洲超长耐候性面漆的发展还不成熟,因此选用了技术上最为成熟、相对耐候性较好的聚氨酯作为面漆。但是,就涂料本身的性能而言,涂料业界对聚氨酯产品一致的共识是:其有效的耐候性最长只能达到7 ~ 8 年。户外环境中涂层会自然老化,涂层基本失光、粉化,以至于开裂脱落,无法屏蔽阳光和空气中的各种腐蚀介质对下层涂膜的侵蚀和破坏。
风电塔筒如果在服役运营期间,出现大规模的涂膜劣化,必然对风塔外观和风电机组正常运行产生极为不利的影响。我国风电机组企业致力于风电机组装置的大型化和较长的免维护周期,这对保护风电机组基材的涂料提出了更高的性能要求,因此,如果我国大范围使用存在隐患的配套产品,将会给风电业主、风电场运营企业、风电设备制造企业带来极大的风险。
多年的研究和大量的实际应用经验证明,用优质的氟碳涂层替代现有的传统聚氨酯体系是规避上述隐患的有效途径。