中国风叶涂料需要突破阻力创造特色

2011-09-21 16:52:03 755

 

       随着煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽危机的来临,国家倡导的以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济在国内的深入实施,风电发力产业便成为全球能源市场中的热点。据专家了解,2006~2010年之间,我国风电叶片的需求量在7000片左右,而2011—2020年的需求量则将达到50000片。中国风电叶片产业的迅速升温,同时也带动了相关产业链条的发展,风电叶片涂料就是其中之一。风电叶片是风电机组的核心部件之一,主要采用环氧玻璃钢复合材料,要求使用寿命达20年,需要进行重点涂装保护。风机叶片是风能技术进步的关键核心风力机部件,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。我国风机叶片行业伴随着风电产业及风电设备行业的发展而迅速发展壮大。目前,叶片大多采用环氧玻璃钢或不饱和聚酯玻璃钢作为主要成膜材料,而随着对大型叶片需求的逐渐增加,环氧玻璃钢叶片成为当前市场的主流。这些有机玻璃钢都具有极佳的机械性能。各厂家积累的实验数据表明,在没有外界因素破坏的情况下,叶片使用寿命完全可以达到20年。因此,如何最大程度的减少外界侵蚀将是决定叶片实际使用寿命的关键因素。而使用能够最直接有效保护叶片本身的涂料(胶衣)成为目前的唯一选择。
       我国风场一般位于风沙较大的“三北”地区或者是近海及海上,这是两种完全不同环境,对叶片涂料性能的要求差异极大,从目前的发展情况来看,第一种使用环境在我国目前占主导地位。高效的防护效果取决于防护涂层的设计、表面处理、涂装工艺、涂料质量及涂层质量的控制等。由于风电涂料不同于一般的重防腐涂料,对原材料的要求又高,且中国对风电叶片涂料的研制起步较晚,因此目前中国市场内跨国涂料供应商仍占风电叶片涂料的主导市场地位,近期国内大量的涂料企业,开始涉足风电叶片涂料领域的研发和生产,并取得了明显的进展,有的国内企业已经在市场中享有一席之地。但是风电叶片涂料高损耗的技术难题:由于中国风场大多位于风沙冲击区域,因此风电叶片涂料要想更适用中国市场,所经受得考验也就越多。据专家介绍,首先风电叶片涂料要有抵御紫外光对树脂侵害的作用,第二风电叶片涂料更要经受得住风砂、浮尘以及雨雾等对基材的侵蚀。如果说第一种是属于化学性的防护,那么第二种相对于第一种预防护难度要大得多,因为风电叶片正常运转过程中叶尖线速可达80米/秒,这个速度相当于F1赛车的最高时速;风中含有的砂粒或水滴会对叶片表面产生强烈的冲击,如果叶片涂料耐砂蚀或雨蚀性能不佳,防护涂层将在几年内发生明显损耗,根本坚持不了20年。
        另外权威叶片涂料涂膜耐风砂标准尚缺失,据专家介绍,:由于风电叶片涂料在国内刚刚起步,目前权威的叶片涂料涂膜耐风砂标准尚缺失。但鉴于目前风砂危害严重的现状,GL、中国科学技术部以及一些主机厂已着手进行一些探索性工作,这些工作有的已经应用于涂料材料的选择中:如2009年的国家项目中就提出来了要满足GB2423.37砂尘试验方法;Simens的耐雨蚀检测企业标准;某国内著名整机厂在去年就开始使用喷砂实验的方法进行测试,作为材料选择时的参考;某国外涂料公司在国内进行测试时参考了GB2423.37和某整机厂的方法,结合叶片运行的情况制定了相对明确的实验方法:在耐浮尘实验国家标准的基础上进行的加速实验,加速的条件是根据风电叶片在实际使用环境下的剪切速度,提高了国家标准的浮尘与被测物体的撞击速度及浮尘的颗粒,规定了砂尘的粒径及其它测试条件,也给出了较为清晰的评价方法。风电叶片涂料如何走水性化道路?专家表示,水性化是整个涂料产业共同面临的问题,无论是大中型企业,还是小型企业都把做水性化涂料提上了企业未来发展的日程。但是据了解,涂料水性化的道路并不是想象中的那样好走,这其中还面临着诸多问题有待解决。
例如成本问题,涂料走水性化首先要面临的就是成本的增加,其一是涂料生产及涂装设备的更新换代,其二就是原材料成本的上升,都是涂料企业水性化转型的必要考验。再有就是水性涂料涂膜硬度以及耐风砂紫外线的侵蚀能力加强,怎样的水性风电叶片涂料才能满足中国气候特征的需要等等,都需要涂料企业们来一一化解。无论是成品企业还是原材料供应商,对于水性化的趋势是有目共睹的,风电叶片涂料亦不例外。近年来,随着风电叶片涂料技术的不断发展,新技术新产品的不断出现,涂料的各项性能较传统的产品都有了明显的提高,虽然目前溶剂型风电叶片涂料仍占市场主导地位,但水性涂料显然更符合绿色新能源概念的发展,相信水性风电叶片涂料将在未来市场中成市场主导。中远关西涂料化工有限公司副总工程师刘会成,于2010年10月25~28日宁波“2010年防腐涂料行业年会”上,就我国风场对风机叶片涂料的性能要求和涂料标准化的问题进行详细解读。刘先生认为实际上我国风场所处的地理环境与国外还是有很大的差异,其特殊性具体体现在温差大、日照时间长、风沙大等方面,我国内陆风场叶片正常运转过程中通常可能受到以下几种外界侵蚀:第一种是来自紫外光对树脂的侵害;第二种是风砂、浮尘以及雨雾等对基材的侵蚀。就第一种而言是属于化学性的侵蚀;第二种侵蚀是属于机械性的,对于涂料行业来说防护难度较第一种要大的多。
        他表示叶片正常运转过程中叶尖的线速度可达80米/秒,这个速度相当于F1赛车的最高时速,平均每年要运行约7000小时,接受空气摩擦的量可达一般汽车的5~10倍。风中含有的砂粒或水滴会对叶片表面产生强烈的冲击。如果叶片涂料耐砂蚀或雨蚀性能不佳,防护涂层将在几年内发生明显损耗,根本坚持不了20年。而叶片的吊装维修成本又是极其昂贵,因此对用于我国内陆风场的叶片涂料的性能提出了更高的要求。风电行业作为我国的新兴产业,目前仍在蓬勃的发展中,但从目前整个行业的发展情况看尚显混乱,尤其是在涂料这一领域,盲目照搬国外已有的设计规范,而不考虑我国特殊的地理环境和气象特征,目前已经出现了水土不服的问题,希望有关部门能否采取积极有效的措施尽早建立标准,从而规范我国的叶片涂料市场,使我国的风电行业向着健康稳定的方向发展。专家表示,我国需大力开发符合本土化需求的风电叶片涂料。中国风机叶片行业起步较晚,最初主要依靠进口来满足市场的需求。近年来该行业发展迅速、市场逐渐成熟,已经形成由外资企业、民营企业、研究院所、上市公司等多元化经营的格局。据估算2009年我国实际风电叶片的产量约30000片。预计未来3年我国的风电叶片产量将维持在这个数量。随着风电机组单机容量的不断扩大,叶片技术也在不断发展,由最初20米左右长度的小型叶片发展到如今50米左右甚至更大型的叶片,相应的叶片表面涂装技术也随之快速发展。
       小型叶片常用不饱和聚酯树脂制作,外层覆盖树脂胶衣,往往不再进行涂装保护;而较大型的叶片都采用环氧树脂玻璃钢作为基体,表面都会采用高性能聚氨酯涂料进行涂装。据专家介绍,拜耳材料科技中国)有限公司亚太区技术经理张之涵在“2010年防腐涂料行业年会”上,也就大力开发符合本土化需求的风电叶片涂料的问题进行详细解读,他认为我国目前运行中的风电机组中主要采用了进口或国外品牌的叶片涂料,这些涂料均在设计寿命期限内,但实际运行效果与期望大相径庭。2010年初召开的全国“两会”期间,工信部副部长苗圩在谈到我国风电产业发展中出现的问题时强调指出:国外有风的地方没有沙比如海洋风。 (
我国是有风的地方就有沙,风沙对风力发电设备磨损非常厉害。现在风力发电设备应该是20年的寿命,但如果有风沙的侵蚀寿命不到20年,有的机组在运行仅仅5年后,就出现严重的磨损问题。由此可见,不同国家因为环境不同,对风电叶片涂料的要求也不一样,照搬国外经验并不能完全解决

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