风电机组关键部件磨蚀现状及防治研究进展

风电机组关键部件磨蚀现状及防治研究进展

段文辉

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摘要：随着我国风电产业的飞速发展，越来越多的风电机组的出现伴随而来的就是关于风电机组组件出现问题的情况层出不穷，尤其是风电机组关键部件磨蚀的现象很大程度上影响风电机组的正常运行，为了进一步解决风电机组磨蚀带来的问题，对可能产生的不良影响进行总结归纳，通过具体分析获得防治手段，为将来解决风电机组的磨蚀问题提供具体措施。本文通过国内典型的金属部件的磨蚀情况，以及特殊环境下出现的特殊的磨蚀现象，以及由于材质不同所导致的磨蚀现状不同等因素进行分析，最后总结风电机组关键部件磨蚀防治存在的主要问题，通过创新相关技术，为将来风电产业发展提供动力。

关键词：风电机组关键部件   磨蚀现状   防治研究

引言：

由于风力发电是目前国家资源利用，能源发展前途最广泛的可再生资源之一，并且，由于其具有资源丰富，较为安全，并且使用成本较低等优势，在世界范围内使用率飞速增加，尤其在一些西方欧美国家，风力发电已经成为能源利用的最主要部分。伴随着中国经济的飞速发展，风电行业成为我国着重发展的又一领域，由于国家不断给予的政策资金支持，使得风电产业的发展规模逐步扩大，越来越多的风电机组在全国各地组织安装并逐步投入到风力发电之中。但由于我国地理位置的特殊性，大多数的风电机组分布在沙漠，高原等自然环境较为恶劣的地区，常年受自然环境的影响，部分关键部件会有腐蚀，磨蚀的现象出现，那程度上影响封顶机组使用寿命，并且，由于自然环境的影响导致很难在问题出现时及时对相关部件进行维修，同时也由于前期防治不到位，导致大多数的风电机组出现问题。为了解决这一难题延长使用寿命，充电企业通过各种方式防护风电机组关键步骤，创新技术试图让机组部件在出现问题时得到及时解决，利用各种各样的技术，让风电机组在恶劣的自然环境下延长使用寿命，提高其在风电产业的竞争力。

一、风电机组关键部件磨蚀现状

风电机组的主要部件一般是由风轮，风轮轴，机舱发电机，调速装置控制、制动、液压、偏航、变桨等系统和塔筒以及一些基础零件等等，陆地和海上的风电机组结构大致相同，机舱内部的布置位置和设备结构相差也不大，一般情况下，塔筒螺栓，齿轮等都使用不锈钢，铝合金等金属类材质制成，而叶片则是使用碳铅或者玻璃钢等非金属材质制成，因此对风电机组主要零部件的魔石现状分为两部分进行分析。

(一)金属部件磨蚀现状

1. 塔筒及基础部分磨蚀现状

由于塔筒本体以及其支撑部分是封建机组的关键结构部件，并且通常使用低碳钢等材质制成，并且为了进行防治，会在表面及内部图相关防护材料，一般使用寿命大概为20年，塔筒的防治出现问题，一般是由于特殊环境以及大气腐蚀造成。尤其在高山或沙漠等陆地环境中，风沙中的固体颗粒由于体积较大，对塔筒表面造成的腐蚀伤害更大，尤其在西北沙漠等自然环境更为恶劣的地区，塔筒涂层和机体在气固两相流作用下发生了魔石行为对防护涂层的伤害是防护出现问题的主要原因，与在陆地上风电机组出现问题不同的是，海上的自然环境更为复杂，对风电机组的腐蚀磨蚀情况更为严重，由于沿海地区以及靠近海洋的空气中有大量的盐分，并且由于塔筒和基础的位置高度不太相同，导致飞起的海水对其造成的腐蚀程度也有差别，但由于其塔筒及基础结构与海洋接触面积相对而言，最大所导致的磨蚀情况也最为严重，长期处于高盐分并且潮湿的情况下，导致防护涂层收到的磨蚀情况加剧，从而导致风电机组正常运行受到影响。由于塔筒本体其支撑部分结构较为大，因而，在使用期间如果出现较为严重的磨蚀情况，由于其地理位置及自然环境的特殊原因，维修难度大并且安全风险较高，因而对风电机组寿命的延长主要在前期进行防治部分加大投入，由于近年来风电产业的不断发展，越来越多风电机组的架设出现的问题仍是将来风电产业发展的重中之重。

2. 金属零部件磨蚀现状

齿轮，轴承，螺栓等零部件是风电机组中重要的机械部件，对风电机组的稳定性起决定作用，由于风电机组架设过程中会在各个部分使用螺栓，但由于各种各样的原因都出现过失效问题，由于其本身螺栓受到磨蚀或者防护不到位等问题，都使得风电机组无法正常运行，严重的可能会出现坍塌现象。供电机组使用的轴承多为合金钢，腐蚀性相对而言较强，一般出现问题也不仅仅是因为磨蚀情况，而是由于漏电所导致的轴承出现问题。这类问题只要及时更换轴承并进行电力绝缘就可以恢复正常。

风电机组中又一重要部件是齿轮箱，但由于其是传递能量的部件，因而故障率很高，并且会有多种情况导致出现问题

如果内部各种功能的齿轮可以正常运行，并且防护涂层始终存在，仅仅只需要关注磨损问题就可以很好地延长的使用寿命，只要定期检查防护涂层及磨损情况，就可以解决齿轮箱出现的问题。

(二)非金属部件磨蚀现状

风电机组中的关键部件属于非金属材质的主要是叶片，但由于电力行业的不断发展，目前叶片的材质已经由原本的木质变为现在安全性更高的复合材料。而目前叶片出现的主要问题是叶片前缘的磨蚀情况较为严重，由于叶片的主要结构都暴露在自然环境中，长期的各种恶劣天气的影响会使得叶片前缘受到冲击和磨损，各种压力的不断叠加会导致防护涂层进行开裂甚至剥落等现象的出现，当保护层出现问题时，叶片的完整性受到破坏，很大程度上会影响风电机组的正常运行，并且由于叶片的维修成本较高，维修周期较长导致的利益损失不可估量，在前期防护过程中，要对叶片前缘的保护极为重视。

二、磨蚀防治技术研究探讨

(一)金属部件磨蚀防治技术

1. 涂层防护技术

目前，对风电机组部件防护的最主要技术就是进行涂层防护，由于其各部件性质的特殊性，因此所进行的防护材料的选择也各不相同。对塔筒，机舱等各种设备部件采取涂层防护进行防腐工程，对于塔筒本体外部主要是采用多种物质相结合的图层结构，阻挡水分子及各种微粒子，同时防护由于风沙风雪的侵蚀等。与海上的风电机组的塔筒外部主要采用铝合金以及面漆等进行防腐，对于西北沙漠等恶劣情况下对塔筒防腐主要利用树脂制成的风沙涂料具有较强的吸附力及抗击力，塔筒内壁由于接触的外部环境较少所以主要采用两层防腐结构融合的方式。

2. 包覆防护和附加防护

对于海上的风电机组，由于其处于的自然环境较为恶劣，采用包覆的防腐技术延长使用寿命效率更高。采用框纸坊视高作为重要材料，结合其他防腐材料，对塔筒及相关基础部件进行涂层防护形成包覆结构，根据每层材料的特殊性质构建多道屏障阻止具有腐蚀性的物质影响风电机组的正常运行，可以达到很好的防腐效果。对于风电机组磨蚀情况的防护也可以添加相应的防护装置，可以添加环境控制系统，控制塔筒内部及机舱内部的温度，湿度等情况，改善内部环境，降低各部件受到腐蚀的速度。

三、结语

随着我国风电产业的不断发展，越来越多的风电机组投入使用中，由于其发展年限的延长，使得风电机组受到磨蚀的情况不断出现，伴随而来的风电机组维修，使得对其各类关键部件的防护成为研究重点，如何对风电机组零部件进行磨蚀防护成为重要的研究方向。为了进一步加大风电产业的竞争力，对风电机组关键部件磨蚀现象的防治之路任重道远。

参考文献：

［1］李太江;李巍;刘立营;李聚涛;王彩侠;李生文;孙琦.风电机组关键部件磨蚀现状及防治研究进展[J].中国表面工程,,():.