专题报告

缪昌志:叶片全生命周期保护

2022-08-20    东方风力发电网
 


湖南博杨新材料科技有限责任公司总经理助理缪昌志

缪昌志:各位嘉宾,下午好,我来自湖南博杨新材料有限责任公司的缪昌志。此次汇报分为三个部分,一是公司简介,二是叶片IPFS除冰解决方案,三是叶片前缘保护的解决方案。

湖南博杨是上市公司株洲飞鹿旗下致力于风电叶片保护的新兴企业,公司是高新技术企业。湖南博杨致力于解决行业内的难点、痛点,公司的目标是成为叶片全生命周期防护的专家。

重点是第二部分,汇报叶片IPFS除冰解决方案。行业内叶片保护有两个大的薄弱点,一是叶片结冰,另外是叶片前缘的雨蚀,给行业带来了巨大的安全隐患和经济损失。叶片结冰在风机运行过程中频次高,危害大,我国风场结冰期主要发生在当年11月到次年3月,有很强的区域性。叶片结冰损失的发电量占风机年发电量8%到10%,结冰差异非常明显,有些结冰严重的风场,叶片结冰厚度达到20毫米。

常见的叶片防冰方案有阻冰涂料,从行业应用来讲效果较差。第二个是气热除冰,通过向叶片的前后缘输送热风,形成对叶片加热,存在主要问题是,除冰效果有限,因为叶片是隔热产品,通过加热效果有限。另外是载荷大,叶片内部要求有气流循环通道。常见的除冰的方案是常规的电热方案,以碳纤维作为加热元件,铺设在叶片外表面,但很大问题是风场施工改造周期超过70天,有部分风机达到100天。另外,雷击风险,修复很困难。总体来说,电热除冰是目前最有效的除冰方案。

针对叶片结冰的痛点湖南博杨推出了IPFS解决方案,一是加热系统,二是控制系统,三是安全系统。加热系统是在碳纤维上负荷一种易导热等特种涂料,产品固化后会形成具备加热功能的膜。将加热膜铺设在叶片表面通电后实现加热除冰的功能,加热膜的施工将70天的施工成本、施工周期降到单台10天左右。

IPFS的控制系统主要包括五个柜体,右边是控制系统的结构图。IPFS的安全系统分了两方面进行设计,一是主动保护,二是被动保护。在主动保护,在叶片外表面增加了导流条,进一步降低了IPFS膜的接闪概率。第二是做电源防雷系统。第三,通过雷电监测模块对雷击电流进行监测和报警。叶片导线有叶片通过的话会发生信号,通过警报和数据做检查。被动保护设计,IPFS所使用的涂料和胶黏剂专门进行了阻燃设计。我们按照国标进行了雷电测试,分为两个部分,首先是先导接闪实验,叶片在不同姿态下进行24次的高压接闪,观察其接闪的位置。第二是进行几十千安高电流的注入实验,从实验结果证明,IPFS系统在雷击后损伤范围很小,在一定程度保护机体不受损伤。

综合对比除冰效果、改造成本及施工、载荷,IPFS除冰效果好,施工周期短,载荷小,安全性高,改造成本低,是现阶段叶片厂新灶火风场技改的最佳方案。

第三部分,叶片前缘保护的解决方案。叶片前缘雨蚀是行业内另外一个痛点,上午友商有相关的研究,降雨量的大小与叶片前缘雨蚀严重程度呈正比。轻微的前缘雨蚀可造成年发电量降低5%,严重的发电量降低20%。

(PPT图示)红色曲线是没有前缘雨蚀的曲线,绿色是有轻微前缘雨蚀的曲线,有一定的发电量的损失。

(PPT图示)这是实际案例,第一个是从右边的图看出来,风场运行第三年的时候,前缘保护区、叶片已经损伤到玻璃钢,并有一定的丕开裂,风场从2016年开始每年发电量在逐渐降低,前缘腐蚀后对风机发电量降低的影响是符合的。

业内常见解决方案是前缘保护漆和前缘保护膜。行业中应用前缘保护膜耐雨蚀能力比较强,存在问题是施工困难,保护膜使用的胶黏剂容易失效。第三是产品的价格比较昂贵。

针对上述前缘保护存在的问题,湖南博杨推出BY800保护漆,我们在第三方机构进行了严苛测试,进行了18小时雨蚀和2000小时的紫外线老化进行测试。这是做测试的样件情况,经过18个小时雨蚀+2000小时老化的交替时间之后,产品的质量损失在1%到2%。

(PPT图示)这是测试前后的对比,基本上没有任何损伤,经过了18个小时雨蚀+2000小时的老化,测试历时4个月以上。

针对市面上的前缘保护涂料,并提示这些涂料也有相关雨蚀测试报告,虽然有雨蚀测试报告但也失效,我们认为雨蚀测试的条件有一定的偏差。以前雨蚀测试很多情况是1到2毫米的雨滴直径,紫外线老化可能没有要求,一年之后可能失效了。我们产品是做2.4毫米直径,做了UVB老化2000小时,我们在海边挂了一年以上没有损伤。按照雨滴直径和现速度计算的话,不同测试情况下雨滴碰撞的水和动能是原来测试的好几倍。

(PPT图示)这是在2021年6月份在广东高雨量的某个风场、福建海边某个风场进行挂机的图片,这里采用的方案是合模缝刮图2毫米。

(PPT图示)这是6月份验证的情况。BY800在高雨量海边没有出现任何性能损伤,保护性能非常优秀。这是产品的施工,针对南方或者高雨量的地区,作为厂家建议合膜缝在2毫米左右,其余位置在0.3毫米以上。针对北方或者低雨量的地方,建议厚度控制在0.3到0.5毫米即可。

(PPT图示)产品的高空施工和地面施工一样。

从风场的实际防护能力,材料成本、施工成本等对比,BY800产品在风场的实际防护能力强,施工简单,成本低,是现阶段叶片厂新造或者技改的解决方案。

湖南博杨致力于成为叶片全生命周期的防护专家,如果有感兴趣的朋友们欢迎过来交流。此次汇报到此结束,谢谢!

(文章内容来自于现场速记,未经本人审核)