风力发电机组叶片前缘腐蚀危害、原因分析及修复处置方法

摘要：针对风力发电机组在运行过程中出现的叶片前缘腐蚀现象，本文介绍了叶片前缘腐蚀危害，对其进行了原因分析并提出了修复及处置方法，对于有效预防风力发电机组叶片事故及提高风力发电机组风能利用率具有非常广泛的指导意义。

关键词：风力发电机组;叶片前缘;叶片前缘腐蚀;风能利用率

1.引言

湖南某山地风电场（多雨、潮湿）于2012年投产，安装25台湘电风能生产的XE82-2000型直驱式同步永磁风力发电机组。2016年该风电场在开展对风力发电机组叶片的检查过程中发现几乎所有风力发电机组叶片叶尖前缘都有腐蚀现象，腐蚀严重的叶片叶尖玻纤布损坏有3层至4层，如不立即对其进行修复继续长期运行，不仅降低风力发电机组风能利用率，还会进一步影响叶片的其他部分，包括局部膨胀，积水，最终导致叶片整体受损难以修复。

根据调查，投产5-6年以上的风力发电机组，叶片前缘都有被腐蚀的现象。

2.风力发电机组叶片前缘腐蚀危害

2.1 叶片前缘介绍

风力发电机组叶片主要是由复核材料（玻璃纤维）制成，是将风能转化为机械能的主要部件。风机叶片从外观看可以划分为四个部分：PS面（迎风面）、SS面（背风面）、前缘（风切入侧）、后缘（风切出侧）。叶片前缘是切风最厉害的区域。

2.2 叶片前缘腐蚀危害

前缘腐蚀带来的直接影响就是破坏了叶片的气动特性，从而影响了叶片的性能。一方面会影响整个机组的出力，同时也可能带来设计之外的载荷。

根据丹麦公司 Blade dynamic 在 2015 年的一項统计，前缘腐蚀问题可能会带来 5% 甚至更多的年发电量损失。

如果腐蚀过于严重，长时间得不到妥善处理，会进一步影响叶片的其他部分，包括局部膨胀，积水，最终导致叶片整体受损难以修复。

3.风力发电机组叶片前缘腐蚀原因分析

叶片前缘腐蚀的主要原因有：叶片本身的运行特性、叶片的制作工艺不到位和运行使用环境恶劣等。

叶片本身运行特性方面：当叶片运转时，和空气的相对速度可以达到 90m/s 以上。前缘部分首当其冲，和空气中的颗粒物、雨水等相互碰撞，其作用效果相当于拿粗糙的砂纸在前缘上摩擦，这是腐蚀的客观成因。

制作工艺方面：造成腐蚀发生的重要因素还有叶片的制造工。，比如，叶片制造过程中是否包含了前缘保护的工序，在制造过程中的微小瑕疵，可能也会造成腐蚀，比如加工过程中那些微小的气泡。

运行使用环境方面：叶片在潮湿、沙尘、盐雾等恶劣的环境下运行会加速前缘腐蚀的速度。

4.风力发电机组叶片前缘腐蚀修复及处置方法

4.1修复及处置方案

方案1：仅对前缘玻纤布受损区域进行修复。具体如下：1）对前缘受损玻纤布区域进行打磨，清理;2）铺布。根据受损情况决定铺布的层数;3）打磨。玻纤布干透之后进行表面打磨;4）对新铺布区域刮腻子，腻子干透之后打磨;5）刷胶衣、刷漆。案列如下：

修复前               修复后

方案2：对前缘玻纤布受损区域进行修复，修复完后对叶尖前缘15米左右区域（根据运行历年的运行情况，该区域腐蚀教严重）刷防蚀漆（前缘保护漆）。案例如下：

中闽泽岐风电场前缘保护漆整改效果

方案3：对前缘玻纤布受损区域进行修复，修复完后对叶尖前缘15米左右区域增加防护膜（3M）。在贴膜方面，市场上常规采用的为3M保护膜。案列如下：

安徽宣城白马风场叶片前缘3M前缘保护膜修复情况

4.2 修复及处置方案的优劣对比

方案一：施工相对简单，费用相对较低，但没有从根本上解决前缘风蚀的问题，运行3-4年之后可能要面临同样的维护。

方案二：相对方案一，增加了施工难度、工期和费用，但能延长维修周期（3-5年）;但施工难度和费用相对于方案三低，应用较方案三广，目前时代新材新出产叶片在叶尖前缘都涂刷了前缘保护漆。

方案三：和方案二类似，相对方案一增加了施工难度和工期，费用相对较高，能相对延长维护周期（3-5年）;但较方案二施工工艺复杂、耗时长、费用要高、效果要好。另3M膜容易老化、氧化，加上高空工艺的不足，会一定程度上存在局部分层、脱落的现象，会对后续叶片的维护和保养带来一些施工的不便利。应用没有方案二广。

4.3修复及处置后预期达到的效果

方案一：通过对前缘玻纤布的修复，叶片3-4年能够安全可靠运行（但只要叶片运行就会有切风，叶尖前缘区域就会有风蚀），后期运行情况要根据实际腐蚀情况再定。

方案二：方案二是在方案一的基础上做了防腐蚀加强处理，根据行业内的整改情况，整改完后叶片前缘能得到3-5年的有效保护。

方案三：方案三同方案二一样是在方案一的基础上对叶尖前缘做了加强，根据行业内的整改情况，整改效果与绝缘保护器的效果差不多，整改完后叶片前缘能得到3-5年的有效保护。

5.结语

本文分析了风力发电机组叶片前缘腐蚀的危害、腐蚀的原因、腐蚀的修复及处置方法，希望风力发电企业及从业者重视叶片腐蚀问题并加强对叶片腐蚀问题的关注及处理，减少风力发电生产事故，提高风能利用率。

参考文献：

[1] 风电峰观察  风电聚焦《关于叶片前缘腐蚀的十问十答》;

[2] 吴光军、吴鸣寰、罗浩然  风机叶片损坏分析及修复方法  风电技术2018年6月 第3期

[3] 宋海辉 吴光军 风力发电技术与工程 中国水利水电出版社 2014年7月

作者简介：

易志高;性别：男;学历：本科;工作单位：大唐华银（湖南）新能源有限公司;主要从事风电场运行及检修管理工作。

（作者单位：大唐华银（湖南）新能源有限公司）