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海上風電防腐
根據海上風電機組所處環境的腐蝕特征,可采取針對性地防腐蝕措施。目前,在海上風電防腐中應用較多的是防腐蝕涂層、陰極保護技術,另外增加腐蝕余量、選用更耐蝕材料等也是解決腐蝕問題的可選方法。
 1、水下基礎防腐 鋼結構風電基礎的防腐方法與海上平臺、鋼管樁等基本相同。浪花飛濺區和潮差區的基礎外表面,多采用防腐涂層加防護外套進行保護;全浸區和海泥區,則采用防腐涂層和陰極保護的聯合保護,其中陰極保護方法有犧牲陽極法、強制外加電流法。前面講到的均是對接觸海水及海洋大氣的鋼結構外壁進行保護,近年來研究發現,被人們忽視的單樁基礎鋼筒內壁腐蝕非常嚴重,在設計施工時,應針對性地加強保護,如采用犧牲陽極陰極保護等。 對于鋼筋混凝土基礎,為提高結構耐久性,通常采用高性能海工混凝土,通過加大鋼筋外保護層厚度、摻入阻銹劑等防止鋼筋銹蝕,必要時對浪花飛濺區和潮差區結構表面涂刷防腐涂料等加強保護。 2、塔架防腐 鋼結構塔架處于海洋大氣環境中,經濟有效的防腐蝕解決方案是采用長壽命防腐涂層體系,其中應用較多的是有機或無機防腐涂層體系,也有采用金屬鍍層和防腐涂層聯合保護的情況?紤]到塔架外壁長期處于暴曬環境,面漆抗紫外線老化是重要指標,目前常用脂肪族聚胺酯面漆。 塔架內壁,腐蝕相對較輕,且無紫外線老化問題,可采用海洋大氣環境中適用的普通防腐涂層體系,如環氧富鋅底漆和環氧類面漆,漆膜厚度也相對較薄。 3、風機機艙及輪轂防腐 機艙和輪轂內部包含了風機的關鍵部件,也是防腐蝕的核心區域。因內部部件較多,且涉及多個專業,若每個部件都采取較強的防腐蝕措施則會增加很多的成本,為控制成本,海上風機廠商均采取了總體防腐結合關鍵部件加強防腐的解決方案。 (1)總體防腐 各部件盡可能與外界環境隔離以避免腐蝕是主體設計思路。將機艙設計成一個盡可能密閉的空間,通過鼓風機等使內部對外界形成正壓,阻止腐蝕性海洋大氣直接進入,很大程度上降低了機艙和輪轂內部安裝的各類部件的腐蝕防護要求。 (2)關鍵部件加強防腐 機艙和輪轂里的結構部件都不大,有主支撐底座,也有設備支架等,因部分結構需要暴露在外面,而且是日常維護過程中很難觸及的位置,因此該類部件都設計為熱鍍鋅或者涂層加強防腐。機械部件主要包括主軸、聯軸器、齒輪箱、變槳齒輪等。 其中主軸連接面為機加工面,不做防腐,以保證平面度,暴露部位采用與結構部件相同的防腐蝕方法;聯軸器為高彈性特殊材料,表面無法防腐,靠預留腐蝕余量法解決腐蝕問題;齒輪箱、偏航軸承以及變漿軸承的外部與結構部件相同,內部充填防腐潤滑油實現防腐;偏航齒輪與變槳齒輪因頻繁經歷齒輪擬合,磨損較大,且需要潤滑,因此采用表面涂抹黃油實現隔離空氣和潤滑的雙重作用。 電氣部件主要包括發電機、變壓器、控制柜 / 開關柜、各類驅動電機等。提高設備外殼防護等級實現與空氣的隔離是電氣設備的重要防腐蝕手段。發電機是持續旋轉設備,必須持續高效散熱才能正常運行,如果發電機采用常規的密閉冷卻散熱系統,內部構造無需考慮防腐,只需要解決外部防腐問題即可;如果發電機無法從結構上實現密閉冷卻散熱,定子鐵芯以及轉子線包的腐蝕問題就需要考慮,一般講鐵芯設計為耐腐蝕材料,而轉子線包則采用真空浸漆工藝配合氟硅橡膠材料加強防腐,工藝設計要求較高,以確保散熱和防腐達到一種平衡。 海上風機的箱式變壓器一般采用干變,散熱方式也是直接空氣冷卻,采用絕緣樹脂澆注實現變壓器鐵芯防腐;控制柜 / 開關柜散熱量較小,因此采用提高防護等級隔絕空氣來實現整體防腐蝕,也有部分控制柜散熱量較大,通常采用柜體安裝小型空調控制柜內溫度的方法,各類驅動電機的運轉頻率較低,且功率較小,采用密閉隔絕空氣的方法防止腐蝕,在外殼上增加散熱面積達到散熱要求。 4、葉片防腐 葉片防腐主要采取涂層法!讹L力發電機組風輪葉片》(JB/T10194-2000)指出,“葉片在一定程度上暴露在腐蝕性環境條件下并且不容易接近。由于運行條件的原因,在許多情況下不可能重做防腐層,因此重視設計、材料選擇和防腐保護措施特別重要”。復合材料葉片應采用膠衣保護層,但沒有相應的指標規定。 目前葉片防腐涂料主要以進口為主,成本都比較高。 “MW級風力發電機組風輪葉片原材料國產化”的“863”計劃中,要求葉片表面保護涂料能提高葉片耐紫外老化、耐風沙侵蝕以及耐濕熱、鹽霧腐蝕能力,適應我國南北方不同極端氣候條件下風電場使用需求,保證風輪葉片 20 年的設計使用壽命,并沒有對海上腐蝕環境不同情況提出具體指標要求。因此,針對海上風電葉片涂料,還需結合國外的應用經驗進一步完善相關標準。 |