干貨丨海上風電機組防腐技術研究與應用

2018-05-11 16:45:30 中國風能協會　點擊量：評論 (0)

2017年，中國海上風電取得突破進展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風電機組裝機容量已到27...

2017年，中國海上風電取得突破進展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風電機組裝機容量已到279萬千瓦。由于海上風電機組長期處于高鹽霧、高濕度環境運行，因此海上風電機組在防腐設計上應遠高于陸上風電機組。目前海上風電機組主要從兩個方面提高整機防腐能力：(1)主動防腐，即提高整機各個零部件運行環境;(2)被動防腐，即提高各個零部件的自身防腐等級。

風電機組主要由風輪、機艙、塔筒組成。根據ISO20340-2009[1]、DIN EN ISO12944[2]、IEC61400-SER-2010[3]中關于海上風電機組防腐等級如表1所示。

表1風輪、機艙、塔筒防腐等級

1風輪防腐

1.1主動防腐

海上風電機組風輪系統的設計采用了迷宮式密封結構，能夠有效阻擋外部高鹽霧、高濕度氣體進入風輪內部，如圖1所示。根據鋼鐵腐蝕速率可知，如圖2所示，當濕度大于60%時，鋼鐵腐蝕速率急速增長。由于風輪與機艙相連，機艙內部設置有除濕系統，風輪與機艙之間有密封機構，因此可以有效保證風輪和機艙的環境濕度低于50%，從而保證風輪系統內部零部件防腐在C4等級。

1.導流罩 2.導流罩密封環 3.葉片密封環4.葉片5.毛刷 6.機艙罩密封環7.導流罩換氣機構

圖1 風輪密封結構圖

圖2 鋼鐵腐蝕速率

1.2被動防腐

風輪系統內部被動防腐根據表2要求執行：

表2 風輪系統防腐設計要求

2機艙防腐

海上風電機組設計機艙采用環境控制技術。通過控制機艙內部的環境，促使機艙內環境的腐蝕因子含量不高于陸上環境的指標，以達到艙內零部件的防腐等級與陸上風電機組零部件防腐等級一致，從而保證海上風電機組艙內零部件安全可靠運行。

2.1主動防腐

2.1.1鹽霧濃度控制

海上風電機組機艙和塔筒相連，塔筒內部設置有鹽霧過濾系統，可以保證風電機組整機內部處于微正壓狀態，并且整機各個連接部位通過迷宮密封+密封圈的密封方式進行密封。通過微正壓技術和迷宮密封+密封圈的密封方式，可以有效保證機組整機的密封結構，同時能保證鹽霧顆粒折向沉積以阻止其進入艙內。

2.1.2濕度控制

通過控制風力發電機組艙內環境空氣的相對濕度以阻止鹽霧腐蝕的發生。鹽霧腐蝕本質是電化學腐蝕，當艙內環境空氣濕度低于金屬的臨界相對濕度時便可阻止電化學腐蝕的發生，如圖2所示。海上風電機組在艙內設置有除濕系統，配合機艙在鹽霧濃度控制技術的基礎上，可以有效保證機艙和風輪內部濕度小于等于50%，以阻止艙內金屬零部件腐蝕的發生。

2.1.3環境溫度控制

風電機組機艙內部設置有空空冷卻系統，空空冷卻系統由內循環和外循環組成，運行時兩個循環獨立，機艙內外空氣互不干擾，只是由外循環空氣將內循環空氣熱量帶出機艙，從而可以將機艙內部環境溫度控制在40℃以內，避免機艙內部零部件在高溫下運行從而導致腐蝕加劇，如圖3所示。