黃暉++殷華芳++章翔++揭平宗

【摘 要】海上風(fēng)電機(jī)組因?yàn)樗幁h(huán)境的特殊性，都會影響風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，尤其是鹽霧，會對風(fēng)電機(jī)組造成很大的影響，如何進(jìn)行防鹽霧處理也成為了相關(guān)人員面臨的最大技術(shù)問題之一。論文分析鹽霧對海上風(fēng)能發(fā)電設(shè)施的影響，并提出了幾點(diǎn)防鹽霧有效措施。

【Abstract】The offshore wind turbine will affect the normal operation of the wind turbine because of its special environment，especially salt fog will have a great impact on the wind turbine， and how to prevent salt fog treatment has become one of the biggest technical problems faced by related personnel.This paper analyzes the influence of salt fog on offshore wind power generation facilities， and puts forward some effective measures to prevent salt fog.

【關(guān)鍵詞】海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施；防鹽霧；措施

【Keywords】offshore wind power generation facilities； prevent salt fog； measures

【中圖分類號】TU545 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0172-02

1 引言

相較于陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電具有更加明顯的優(yōu)勢，首先，海上風(fēng)電具有更長的年利用小時(shí)數(shù)，且海上風(fēng)速要明顯大于陸地，風(fēng)切變更小，主導(dǎo)方向更加穩(wěn)定，風(fēng)電設(shè)施也就擁有更長的使用壽命，運(yùn)行也更加穩(wěn)定，能量產(chǎn)出較大。其次，海上風(fēng)電節(jié)省了對土地資源的占用，尤其是針對于我國而言，海上風(fēng)電設(shè)施大多建設(shè)在東部沿海附近，能夠大大減輕這一地區(qū)的用電壓力，改善電力供應(yīng)緊張的情況?？梢姡Ｉ巷L(fēng)電優(yōu)勢明顯，發(fā)展空間巨大，但我們也應(yīng)注意到，海上風(fēng)電設(shè)施因?yàn)樗幁h(huán)境較差，各種電器件都需要進(jìn)行防鹽霧技術(shù)處理，以保證風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

2 鹽霧的成因及危害

鹽霧是指懸浮在空氣中的含鹽微小液滴，它的形成主要是在風(fēng)的作用下造成的海面擾動以及漲潮退潮時(shí)，海水之間形成沖擊碰撞，或者是海浪撞擊到海岸時(shí)，導(dǎo)致微小的海水水滴懸浮在空氣中，水分慢慢蒸發(fā)，但其中包含的極為細(xì)小的鹽粒，會在大氣運(yùn)動作用下不斷擴(kuò)散，形成鹽霧區(qū)，通常來講，鹽霧區(qū)的范圍大致為沿海6-10千米。

3 鹽霧對海上風(fēng)電機(jī)組的影響機(jī)理

鹽粒子會附著在風(fēng)電設(shè)施表面，造成風(fēng)電設(shè)施腐蝕，使得導(dǎo)線變脆、硬化，長時(shí)間的鹽粒沉積，很有可能造成輸電線路斷線，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。此外，鹽霧會對鐵質(zhì)設(shè)施帶來極大的危害，一般來講，鐵構(gòu)件在鹽霧的作用下，半年時(shí)間即會生銹，3年后便無法繼續(xù)使用必須進(jìn)行更換。由此可見，鹽霧對于海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施的腐蝕性極大。

4 海上風(fēng)電設(shè)施在鹽霧區(qū)運(yùn)行存在的問題

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，包括山東、上海、浙江在內(nèi)的我國沿海地區(qū)相繼安裝了風(fēng)電發(fā)電設(shè)施，但投入運(yùn)行后，都或多或少的出現(xiàn)了一些問題。比如，上海長興島等處安裝的風(fēng)電箱式變電站，鹽霧腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，箱體內(nèi)的金屬構(gòu)件以及內(nèi)部電器都發(fā)生了不同程度的銹蝕，就連變壓器室的不銹鋼網(wǎng)門，也在大量鹽霧的侵蝕下生銹。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，一些箱變制造廠取消了過去風(fēng)電箱式變電站箱體上的自然散熱通風(fēng)孔，試圖減少外界鹽霧空氣的進(jìn)入，達(dá)到降低腐蝕的作用，改用低風(fēng)機(jī)強(qiáng)進(jìn)風(fēng)和上方風(fēng)機(jī)強(qiáng)排風(fēng)的方式進(jìn)行防鹽霧處理。但實(shí)際上，這種方式并不能有效減少外界含鹽霧空氣進(jìn)入箱體，防鹽霧效果并不明顯。

5 海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施防鹽霧方法分析

5.1 裝有空氣過濾裝置的防鹽霧方法

為防止鹽霧對風(fēng)電發(fā)電設(shè)施的腐蝕，一些機(jī)組生產(chǎn)廠家會在所生產(chǎn)的設(shè)施上安裝空氣過濾裝置，這個(gè)裝置可以對進(jìn)入機(jī)組的空氣進(jìn)行干燥處理，并在機(jī)艙內(nèi)部形成正壓，避免潮濕的空氣流入機(jī)艙內(nèi)部腐蝕相關(guān)設(shè)施。理論上來講，這種方式對于防止發(fā)電設(shè)施腐蝕具有一定的有效性，但實(shí)際上存在很大的操作難度。因?yàn)轱L(fēng)電設(shè)施由發(fā)電機(jī)、齒輪箱等多種零部件組成，這些設(shè)施在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量熱量，如果使用空氣對流循環(huán)的方式將這些熱量排出，必須有巨大的空氣對流量，但是空氣過濾裝置是一個(gè)體積很大的裝置，會對空氣流動產(chǎn)生很大影響。除此之外，空氣過濾裝置在運(yùn)行一定時(shí)間之后，過濾介質(zhì)會呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，導(dǎo)致失效，若要更換過濾介質(zhì)，需要耗費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)投入，增加海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施的維護(hù)成本。

5.2 水冷+空調(diào)的防鹽霧新方法

針對上文所述空冷方式的不足，本文提出水冷解決措施。即在機(jī)艙外部安裝水冷散熱器裝備，在機(jī)艙內(nèi)部安裝空調(diào)，然后盡可能的封閉風(fēng)電機(jī)艙，最大限速減少外部空氣的流入，使發(fā)電機(jī)等發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量通過冷卻水的作用，運(yùn)轉(zhuǎn)至機(jī)艙外面。沒能通過冷卻水導(dǎo)出機(jī)艙外部的少部分熱量，可以通過機(jī)艙內(nèi)的空調(diào)排出，與此同時(shí)，空調(diào)還能夠起到干燥機(jī)艙內(nèi)空氣的作用，降低水汽含量，也就減少了鹽霧對風(fēng)電設(shè)施的影響。在海上進(jìn)行風(fēng)電發(fā)電，海水資源優(yōu)勢明顯，建議采用水源熱泵空調(diào)方式[1]，這樣可以使資源得到充分利用，這樣可以有效降低空調(diào)能耗，提高經(jīng)濟(jì)效率。最后，再利用空調(diào)的冷凍方式使機(jī)艙內(nèi)部的空氣都處于干燥狀態(tài)，并形成正壓，避免潮濕空氣進(jìn)入機(jī)艙。這種方式通過水冷散熱器和空調(diào)，將發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量排出機(jī)艙，不需要外部空氣進(jìn)行對流循環(huán)，機(jī)艙內(nèi)需要補(bǔ)充的空氣量大大減少，因而在現(xiàn)實(shí)中擁有較強(qiáng)的可操作性。

5.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳葉采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)及涂抹防腐層

環(huán)氧樹脂作為槳葉的基體材料對于外力有很強(qiáng)的抵抗能力，還能很好的防鹽霧、防潮。風(fēng)機(jī)葉片直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率及使用壽命，海上風(fēng)機(jī)葉片需要承受海洋氣候環(huán)境下的高鹽霧、高濕熱、風(fēng)雨的侵蝕，采用葉片防護(hù)涂層技術(shù)不僅能滿足海上風(fēng)機(jī)葉片的防腐蝕防護(hù)、提高使用壽命的要求，更能實(shí)現(xiàn)少維護(hù)、延長維護(hù)周期、提高風(fēng)機(jī)葉片的可靠性。設(shè)計(jì)的海上風(fēng)電葉片防護(hù)涂層適用于輥涂、空氣噴涂及高壓無氣噴涂設(shè)備的施工，固化成膜快，實(shí)現(xiàn)底面一體化，減少作業(yè)時(shí)間，提高噴涂施工效率槳葉的防腐蝕涂層品種繁多，根據(jù)槳葉的材質(zhì)和工作環(huán)境不同所選用的涂料也不盡相同，干膜的厚度也不同[2]。

5.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪和軸承采用不銹鋼材質(zhì)

不銹鋼材質(zhì)也具有極強(qiáng)的抗腐蝕性，但是價(jià)格較高，在加工上也存在一定的技術(shù)困難。更為重要的是，隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不銹鋼生產(chǎn)廠家的競爭日益激烈，一些不良商家為了謀取更大的經(jīng)濟(jì)效益，有意減少不銹鋼中鉻的含量，而用錳替代，錳合金長時(shí)間接觸空氣會發(fā)生氧化而生銹。

不銹鋼材質(zhì)由于電化學(xué)作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕。

涂抹防銹油脂作為一種短期防護(hù)方法，運(yùn)用更加普遍。它是在金屬表面涂抹耐蝕性油脂以及粘貼防銹薄膜或防銹紙進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。防銹油脂是在石油類基本組分中加入一種或多種防銹添加劑（又稱油溶性緩蝕劑）及其輔助添加劑組成，它使用方便，成本低廉，操作簡單，效果好。

5.5 塔筒的防鹽霧措施

塔筒外壁通常采用“環(huán)氧（或無機(jī)）富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+聚氨酯面漆”的涂層結(jié)構(gòu)，這種防腐涂層結(jié)構(gòu)的底漆由于高金屬含量鋅粉提供很好的陰極保護(hù)，厚漿型環(huán)氧云鐵中間漆的片狀云母氧化鐵所形成的“迷宮”效應(yīng)，能夠隔絕水分子、鹽霧分子向金屬零件表面滲透和腐蝕，改性聚氨酯面漆不僅具有防太陽光及紫外線老化的能力，而且能夠耐風(fēng)沙、雨雪和鹽霧的侵蝕。對于海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒外壁的底層可采用電弧噴鋅或鋅/鋁合金，面層可采用耐候性優(yōu)良的氟碳面漆，從而提高風(fēng)電零部件應(yīng)對惡劣海洋環(huán)境的腐蝕能力。

塔筒內(nèi)壁由于不接觸到外界的陽光直射，耐光老化性相對外壁要弱，可以采用“環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧面漆”的二層防腐涂層結(jié)構(gòu)。當(dāng)腐蝕環(huán)境惡劣時(shí)，塔筒內(nèi)壁可采用與塔筒外壁一樣的涂層結(jié)構(gòu)，但其涂層厚度比塔筒外壁的要薄。

6 結(jié)語

綜上所述，海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施由于所處環(huán)境的特殊性，很容易受到鹽霧影響發(fā)生腐蝕，造成使用壽命變短、影響運(yùn)行性能等負(fù)面影響。防鹽霧處理是一項(xiàng)具有較強(qiáng)專業(yè)性的復(fù)雜技術(shù)，相關(guān)人員必須加強(qiáng)研發(fā)，從材質(zhì)、冷卻方法、處理工藝等不同角度出發(fā)，盡量減少鹽霧區(qū)對發(fā)電設(shè)施的影響，保證海上風(fēng)電發(fā)電設(shè)施的良性運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張萬祥， 常征， 包道日娜. 海上風(fēng)電機(jī)組防鹽霧措施探討[J]. 風(fēng)能， 2011（9）：66-67.

【2】肖云驤. 海上風(fēng)能箱式變式變電站防鹽霧措施及建議[J]. 電氣工程學(xué)報(bào)， 2011（2）：52-54.