風力發電機組葉片前緣腐蝕危害、原因分析及修復處置方法

摘要：針對風力發電機組在運行過程中出現的葉片前緣腐蝕現象，本文介紹了葉片前緣腐蝕危害，對其進行了原因分析并提出了修復及處置方法，對于有效預防風力發電機組葉片事故及提高風力發電機組風能利用率具有非常廣泛的指導意義。

關鍵詞：風力發電機組;葉片前緣;葉片前緣腐蝕;風能利用率

1.引言

湖南某山地風電場（多雨、潮濕）于2012年投產，安裝25臺湘電風能生產的XE82-2000型直驅式同步永磁風力發電機組。2016年該風電場在開展對風力發電機組葉片的檢查過程中發現幾乎所有風力發電機組葉片葉尖前緣都有腐蝕現象，腐蝕嚴重的葉片葉尖玻纖布損壞有3層至4層，如不立即對其進行修復繼續長期運行，不僅降低風力發電機組風能利用率，還會進一步影響葉片的其他部分，包括局部膨脹，積水，最終導致葉片整體受損難以修復。

根據調查，投產5-6年以上的風力發電機組，葉片前緣都有被腐蝕的現象。

2.風力發電機組葉片前緣腐蝕危害

2.1?葉片前緣介紹

風力發電機組葉片主要是由復核材料（玻璃纖維）制成，是將風能轉化為機械能的主要部件。風機葉片從外觀看可以劃分為四個部分：PS面（迎風面）、SS面（背風面）、前緣（風切入側）、后緣（風切出側）。葉片前緣是切風最厲害的區域。

2.2?葉片前緣腐蝕危害

前緣腐蝕帶來的直接影響就是破壞了葉片的氣動特性，從而影響了葉片的性能。一方面會影響整個機組的出力，同時也可能帶來設計之外的載荷。

根據丹麥公司?Blade?dynamic?在?2015?年的一項統計，前緣腐蝕問題可能會帶來?5%?甚至更多的年發電量損失。

如果腐蝕過于嚴重，長時間得不到妥善處理，會進一步影響葉片的其他部分，包括局部膨脹，積水，最終導致葉片整體受損難以修復。

3.風力發電機組葉片前緣腐蝕原因分析

葉片前緣腐蝕的主要原因有：葉片本身的運行特性、葉片的制作工藝不到位和運行使用環境惡劣等。

葉片本身運行特性方面：當葉片運轉時，和空氣的相對速度可以達到?90m/s?以上。前緣部分首當其沖，和空氣中的顆粒物、雨水等相互碰撞，其作用效果相當于拿粗糙的砂紙在前緣上摩擦，這是腐蝕的客觀成因。

制作工藝方面：造成腐蝕發生的重要因素還有葉片的制造工。，比如，葉片制造過程中是否包含了前緣保護的工序，在制造過程中的微小瑕疵，可能也會造成腐蝕，比如加工過程中那些微小的氣泡。

運行使用環境方面：葉片在潮濕、沙塵、鹽霧等惡劣的環境下運行會加速前緣腐蝕的速度。

4.風力發電機組葉片前緣腐蝕修復及處置方法

4.1修復及處置方案

方案1：僅對前緣玻纖布受損區域進行修復。具體如下：1）對前緣受損玻纖布區域進行打磨，清理;2）鋪布。根據受損情況決定鋪布的層數;3）打磨。玻纖布干透之后進行表面打磨;4）對新鋪布區域刮膩子，膩子干透之后打磨;5）刷膠衣、刷漆。案列如下：

修復前???????????????修復后

方案2：對前緣玻纖布受損區域進行修復，修復完后對葉尖前緣15米左右區域（根據運行歷年的運行情況，該區域腐蝕教嚴重）刷防蝕漆（前緣保護漆）。案例如下：

中閩澤岐風電場前緣保護漆整改效果

方案3：對前緣玻纖布受損區域進行修復，修復完后對葉尖前緣15米左右區域增加防護膜（3M）。在貼膜方面，市場上常規采用的為3M保護膜。案列如下：

安徽宣城白馬風場葉片前緣3M前緣保護膜修復情況

4.2?修復及處置方案的優劣對比

方案一：施工相對簡單，費用相對較低，但沒有從根本上解決前緣風蝕的問題，運行3-4年之后可能要面臨同樣的維護。

方案二：相對方案一，增加了施工難度、工期和費用，但能延長維修周期（3-5年）;但施工難度和費用相對于方案三低，應用較方案三廣，目前時代新材新出產葉片在葉尖前緣都涂刷了前緣保護漆。

方案三：和方案二類似，相對方案一增加了施工難度和工期，費用相對較高，能相對延長維護周期（3-5年）;但較方案二施工工藝復雜、耗時長、費用要高、效果要好。另3M膜容易老化、氧化，加上高空工藝的不足，會一定程度上存在局部分層、脫落的現象，會對后續葉片的維護和保養帶來一些施工的不便利。應用沒有方案二廣。

4.3修復及處置后預期達到的效果

方案一：通過對前緣玻纖布的修復，葉片3-4年能夠安全可靠運行（但只要葉片運行就會有切風，葉尖前緣區域就會有風蝕），后期運行情況要根據實際腐蝕情況再定。

方案二：方案二是在方案一的基礎上做了防腐蝕加強處理，根據行業內的整改情況，整改完后葉片前緣能得到3-5年的有效保護。

方案三：方案三同方案二一樣是在方案一的基礎上對葉尖前緣做了加強，根據行業內的整改情況，整改效果與絕緣保護器的效果差不多，整改完后葉片前緣能得到3-5年的有效保護。

5.結語

本文分析了風力發電機組葉片前緣腐蝕的危害、腐蝕的原因、腐蝕的修復及處置方法，希望風力發電企業及從業者重視葉片腐蝕問題并加強對葉片腐蝕問題的關注及處理，減少風力發電生產事故，提高風能利用率。

參考文獻：

[1] 風電峰觀察??風電聚焦《關于葉片前緣腐蝕的十問十答》;

[2] 吳光軍、吳鳴寰、羅浩然??風機葉片損壞分析及修復方法??風電技術2018年6月?第3期

[3] 宋海輝?吳光軍?風力發電技術與工程?中國水利水電出版社?2014年7月

作者簡介：

易志高;性別：男;學歷：本科;工作單位：大唐華銀（湖南）新能源有限公司;主要從事風電場運行及檢修管理工作。

（作者單位：大唐華銀（湖南）新能源有限公司）