干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 高耐候抗风蚀风电设施保护涂料的研发

Arid

	高耐候抗风蚀风电设施保护涂料的研发
	文立新; 李华明; 王云普; 王小牧; 许玉霞; 刘志云; 孙玲; 付燕; 姚改宁; 雍涛; 安宏旭; 余青山; 颜小东
完成单位	西北永新化工股份有限公司
登记(发布)日期	2011
中文摘要	①课题来源与背景该项目为甘肃省科技支撑项目,项目编号090GKCA014。目前运行中的风电设施涂料全部为进口或国外品牌,也均在设计期限内,但实际运行效果并不理想。特别是在三北寒旱风沙区,由于塔内外壁腐蚀环境不同,外壁涂层性能不足与内壁涂层性能过剩,造成双重浪费;涂层保护研究与开发严重滞后,叶片风蚀损坏严重;过高的涂装成本与实际性能表现不对等。所以,风电制造成本和维护费用居高不下,严重影响到风电产业及风电装备制造业的发展。针对这一行业现状,及时把握市场动向,打造民族品牌,研制适合我国风电场环境的风能设施涂料,实现风能设施涂料的国产化成为大势所趋。风力发电机组防护涂层主要指：风电叶片防护涂层、塔架防腐涂层和机舱罩防护涂层。 ②技术原理及性能指标中国风场目前以内陆为主,主要分布于沙漠及沙尘暴易发地区,风沙肆虐、超长日照,并且随着全球气候的恶劣,环境日趋严峻。尤其沙漠地带及近沙漠地带风力大,且风中夹杂砂石,对涂层表面风蚀严重,同时内陆一年四季中温差较大,叶片运行在有的地区气温高达70℃,有的最低气温可达到-40℃,高温会加速材料的老化降解,低温会导致涂层脆化,出现裂纹。适用于海边的风电设备防护涂料在应用到内陆风场,尤其是三北寒旱地区时,效果不是很理想,实际使用寿命远远达不到要求或设计的时间。因此,叶片在正常运转过程中受到的外界侵蚀,第一种是强紫外线;第二种是风砂、浮尘以及盐雾等对基材的侵蚀。通过对试验结果的综合分析,塔筒体系涂料和风电叶片涂料可以满足使用要求。塔筒涂料具有优异防腐性能和防紫外线性能的风电塔筒涂料,找到了耐风蚀性所要求的良好的弹性与相应的机械强度的切合点,同时由于塔内外壁腐蚀环境不同,也解决了外壁涂层性能不足而内壁涂层性能过剩等问题。其断裂伸长率≥40%,耐磨性≤30mg(500g/1000r),通过户外耐风蚀性能模拟试验证明,塔筒体系涂层具有良好的耐风蚀性能;同时本项目通过对风电叶片损伤与保护机理的研究,开发出具有优异耐风蚀性和防结冰性能的风电叶片涂料,其接触角≥109°,断裂伸长率≥40%,耐磨性≤30mg(500g/1000r),通过户外静态挂板及动态叶轮模拟试验证明,叶片涂层具有延缓结冰的能力。根据叶片基材一般为环氧玻璃钢,其表面平整度较差,需刮涂腻子,以及叶片在运行过程中的实际情况,研制出高固含、易刮涂,且具有一定弹性的叶片腻子。其固含≥98%,23℃时柔韧延伸率≥6%,-40℃放置1h后柔韧延伸率≥4%。初步实现了风电塔筒涂料和叶片涂料的国产化。塔筒涂料体系产品执行技术指标Q/XH 0635-2011;叶片涂料体系执行标准Q/XH 0550-2011： ③技术的创造性与先进性 1)成功研制出氟硅改性聚氨酯脲树脂,采用中低分子量端羟基聚硅氧烷与侧链含-CF3基团的端羟基含氟聚硅氧烷共同作为改性剂,解决改性剂与聚氨酯脲本体相容性不好的难题,嵌段共聚得到最优的微相分离结构,成膜后形成高强而韧的交联网,且氟原子富集在涂膜与空气表面,具有耐紫外线、高耐候性、耐化学品、疏水性、疏油性、高力学性能、强耐磨性、耐热性能。 2)本项目针对叶片在实际运行过程中易结冰的现象,进行结冰机理的研究,采用具有较低表面能的氟硅改性聚氨酯脲树脂,同时添加不迁移的氟硅助剂,使叶片涂料具有较低的表面能,以达到防结冰的目的。经过与金风科技共同的防结冰试验检测,表明该低表能叶片涂层可以有效减少水珠在叶片上停留的时间和停留量,可减缓叶片结冰时间,减小冰层在叶片的上的附着力,从而有效的减缓结冰情况,降低叶片的维修率,减少维修费用,目前仍在继续完善与考察。 3)塔筒涂料采用环氧富锌底漆、环氧厚浆中间漆、防紫外线抗磨聚氨酯面漆重防腐配套体系,突出了防腐性、耐候性。环氧树脂体系交联密度高,防腐性能优异,高锌含富锌底漆,对钢基体产生电化学保护。环氧厚浆中间漆一次成膜厚度好,可以有效提高涂层的厚度。聚氨酯面漆耐候性能好,可提高涂层的使用年限。 4)结合我国地域实际环境状况,分别侧重产品的不同性能,力争使叶片涂料设计开发多元化,根据客户不同需求做出相应产品调整,以适应不同风场环境的使用要求,解决了同一风电涂料应用于不同的气候环境,造成性能方面浪费或不足的技术问题。 ④技术的成熟程度高耐候抗风蚀风电设施保护涂料经过小试试验确定配方,进行中试,现已成功使用。生产工艺稳定,质量一致,现有设备均能满足生产,已生产150多批次,用户满意。与国外同类产品相比较,更适合于我国风电场环境。 ⑤应用情况及存在的问题风电塔筒涂料已在重庆立鼎、重庆海装、大连东建、酒钢长城、青岛华创和天津荣盛翔等风电设备公司使用,叶片涂料在重庆通用、工大博远和中科宇能等风电设备公司使用,机舱罩和齿轮箱涂料在重庆重齿、重庆海装和沈阳华创等风电设备公司使用,初步形成了西北、东北、中东和西南区域较大规模的市场,目前已实现销售600万元。随着高耐候抗风蚀风电设施保护涂料产品体系的进一步完善,将会具有巨大的经济效益和发展前景。我公司从综合涂料性能、成本价格和使用环境入手,结合和利用各方面的有利因素,积极主动地研发风电涂料,并取得了一定的成绩,涂料配方工艺稳定,已实现批量供货,根据客户要求和反馈信息对产品作进一步的完善和优化。风电涂料国产化已初见成效。现在永新风电产品体系已经建立,但是风电涂料国外品牌,如美凯维奇、PPG、巴斯夫、博格林等仍占据着国内风电涂料的主要份额,我们发展国产化风电涂料无论从风电技术积累和开发、还是客户服务和现场应用经验都与国外大型企业存在差距,所以在市场推广过程中需要政府的大力支持和扶持,以促进风电设备国产化进程。 ⑥历年获奖情况。我公司的《有机氟硅改性弹性聚氨酯脲树脂的合成及新型风电涂料的开发》通过甘肃省工信委省级鉴定,获得2009年度甘肃省新技术新产品优秀奖。已申请《以有机氟硅改性弹性聚氨酯脲树脂为基料制备高性能风电涂料》发明专利一项,申请号为：200910117508.9
中文关键词	涂料 ; 风电设施
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	TQ637
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001469107
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242881
推荐引用方式 GB/T 7714	文立新,李华明,王云普,等. 高耐候抗风蚀风电设施保护涂料的研发[Z]. 应用技术,2011.