风力发电机组风机叶片前缘保护涂料的研制

2021.08科学技术创新站厅集中,当到达站厅层通向出入口通道时,影响人员疏散的主要是付费区和非付费区之间的进出站闸机和分隔栏杆,为了能够快速有效地通过,在疏散路径上设置的任何设施都不能阻碍通行,因此站厅付费区与非付费区之间的分隔宜采用可活动栏杆,且发生火灾时站厅付费区检票闸机应打开,保障人员能够顺利通过。
4.6公共区采用机械排烟系统,厅台之间防烟分隔
在地下车站中发生火灾时,人首先通过嗅觉感知到烟气,烟气的弥漫加重人对火灾的恐惧,因此,公共区的防排烟设计十分重要且必要。
4.6.1公共区机械排烟
车站公共区域采用机械排烟方式,公共区域按照规范要求划分防烟分区,每个防烟分区不大于2000m 2,每个防烟分区的排烟量按规范要求设计。当排烟设备需要同时排出两个或两个以上防烟分区的烟量时,其设备能力按排出所负责的防烟分区中最大的两个防烟分区的烟量配置。
4.6.2防烟分隔
对于大型车站,当站台至站厅的开口较大、较多时,很难保证开口处的气流速度,根据建成项目案例的经验,在洞口四周采用设置挡烟垂壁的方式对站台和站厅之间的烟气控制。
福田站地下三层,每层楼之间的楼扶梯开口处均设置了挡烟垂壁,供人流走行的一侧设置距地2.3m 的挡烟垂壁,其余三面垂壁高度从楼板至吊顶下0.5m ,能够有效地防止火灾时烟气通过楼扶梯开口竖向蔓延,同时不会阻碍人员竖向疏散通行。
北京南站中部站台与上部进站大厅通过众多楼扶梯口贯通,为了防止站台列车火灾时烟气通过空口向上蔓延,采用钢化玻璃将楼扶梯围合,梯口处挡烟垂壁距地高度不超过3m 。
综合以上参考案例,本项目中厅台之间洞口的防烟分隔采用电动挡烟设施,在火灾时可自动下降至距地面2.3m 处的电动挡烟垂壁。
5结论
目前,地下空间的建设日益发展,地下空间的集散也逐渐应用在铁路车站中。为了使地下空间发展的优势能够最大化,存在的问题能够最小化仍需通过时间的考验。地下公共空间的消防安全设计至关重要,设计策略须通过专业模拟来增加消防设计的可靠性,本文通过借鉴实际案例的经验,总结铁路地下站的消防疏散问题和策略,有望为日后相似的工程研究提供一定的参考价值。
参考文献
[1]TB 10623-2014,城际铁路设计规范[S].[2]TB10063-2016,铁路工程设计防火规范[S].[3]GB 50157-
2013,地铁设计规范[S].
[4]穆海涛.大型地下交通枢纽工程消防设计难题及策略[J].消防技术与产品信息,2014.
[5]董乃进,沈学军,李香凡,郭大刚,马莉莉.福田地下火车站整体消防策略[J].铁道标准设计,2010.
[6]卫文彬,赵欢欢,赵利宏.城际铁路地下站超大站厅防火分隔方案研究[J].消防科学与技术,2020.
风力发电机组风机叶片前缘保护涂料的研制
刘正伟
(麦加芯彩新材料科技(上海)股份有限公司,上海201800)
风电机组一般安装于偏远的地区,运行环境恶劣,叶片作为捕获风能的唯一构件,其前缘由于长期受到风力的摩擦以及沙粒、盐雾、雨水的冲击,是风电叶片上最容易出现腐蚀的部位。特别是叶片的叶尖前缘部分,由于比较薄而且叶尖的运转线速度相当大,该部位的腐蚀是整个叶片中最为严重的。风电叶片前缘出现腐蚀之后,风电叶片的气动外形将受到影响,根据损伤程度的不同,会增加运行阻力约6-500%;阻力每增加80%,发电量就约下降5%。运行4年以上的叶片发电量最高可下降20%,个别严重损坏叶形甚至可能达到50%。叶片前缘腐蚀问题如果不及时解决,随着时间的推移,叶片会发生
更为严重的损伤,给风电机组的安全运行带来隐患。因此,前缘防护是大型叶片开发中面临的一项重要挑战,也具有相当大的研究意义。
在众多影响叶片前缘腐蚀的因素中,雨水是最为主要的,此乃业内共识。地区降雨量与叶片前缘和叶尖的受损情况几乎成正比,降雨量高的地区自然受损情况更严重。目前普遍使用前缘保护涂层技术与贴膜防护技术。传统前缘保护漆防护性能较差。而贴膜类产品虽然初始机械强度高,但机械强度衰减很快,半衰期短,因此使用寿命并没有得到明显提升,且难施工,易脱落,难以二次维护。故本文旨在开发一款新型的前缘保护涂料,除了具备常规涂料的性能之外,最重要的是拥有更强大的耐雨蚀性能。
1试验部分1.1原材料及主要制漆、检测设备
原材料:聚氨酯多元醇树脂H TPB 端羟基聚丁二烯(固含>99%),国产;X P2406脂肪族聚异氰酸酯固化剂,科思创;金红石型钛白粉,国产;防沉降助剂,国产;紫外线吸收剂,国产;有机锆,铋复合催化剂,自制;BY K 163润湿分散剂,德国毕克化学;BY K 052脱泡剂,德国毕克化学,Tego4100流平助摘要:采用了一种具有固体橡胶性能的聚氨酯多元醇:端羟基聚丁二烯HTPB ,与脂肪族聚异氰酸酯固化剂搭配制得一种
高弹性、高耐雨蚀性能的聚氨酯风电叶片前缘保护涂料。对涂膜性能进行表征,并与常规风电叶片聚
氨酯面漆样品对比。在耐雨蚀测试中加入目前市面上常见的聚氨酯前缘防护产品进行对比,试验表明该前缘保护涂料产品的基础性能出,能达到目前风电行业的技术指标,并且其耐雨蚀性能出,是常规聚氨酯面漆的50倍以上,是常见聚氨酯保护漆产品的2倍以上。
关键词:前缘保护;橡胶;端羟基聚丁二烯;耐雨蚀;附着力;耐磨性中图分类号:TQ633文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)08-0153-03(转下页)153--
科学技术创新
剂,德国毕克化学。
主要制漆设备:LQ-C30002电子天平,上海瑶新电子科技有限公司;G FJ-0.4A高速分散机,上海现代环境工程技术股份有限公司;M H Y M-1.1L篮式研磨机。
主要检测设备:Pos i t es t A T-A型附着力测试仪,美国D ef el s co;J M-I V漆膜磨耗仪,上海普申化工机械有限公司;TCJ 弹性冲击试验器,上海普申化工机械有限公司;Byes-90B盐雾试验箱,邦亿精密量仪(上海)有限公司;G S-300冷凝水试验箱,上海苏盈试验仪器有限公司;拉力仪,上海现代环境工程技术股份有限公司;Q TX型漆膜弹性测定器,天津市材料试验机厂;雨蚀试验机。
1.2设计配方
选择H TPB端羟基聚丁二烯为主要成膜载体,其通过与固化剂反应后具有和固体橡胶相同的性能,理论上具有优异的力学性能,耐磨损性能以及高弹性和柔韧性,在风机运行中可以对叶片壳体起到良好的缓冲与保护作用。H TPB与粉料助剂等一起分散研磨后调漆制备主剂,固化剂选择聚氨酯体系中常用的脂肪族聚异氰酸酯,通过其制得的聚氨酯涂层具有良好的老化耐黄变特性,并能提供致密的化学网状结构,使涂层具备超常的耐化学性。配方(见表1)制样。
表1涂料配方
对其进行常规的性能测试,与市面常规的油性体系面漆对比。并在最重要的耐雨蚀测试中加入某知名贴膜类产品,研究其综合性能达到了怎样的水平。
1.3制备工艺
该前缘保护涂料的制备工艺与现有聚氨酯油漆相同,主要步骤分为以下几个工序:
1.3.1物料1-9投入反应釜中,高速分散均匀。
1.3.2将分散均匀的物料转至篮式研磨机研磨至细度30μm以下。
1.3.3细度达标后真空抽滤包装。
主剂制备完成后,按照配方中的比例添加固化剂混合配漆。
2配方验证
2.1H TPB端羟基聚丁二烯的分子量对涂料性能的影响
在选择原材料中的H TPB端羟基聚丁二烯时,有不同分子量的原料可供原则,分别挑选分子量约为1500、3000和4000的H TPB进行试验,配方中原材料的添加量不变,采用相同得制备工艺,制得主剂。然后与固化剂混合配漆测试其机械性能。
表2基础性能测试对比总结
由表2可以看出使用分子量高的H TPB原料制得的漆膜拉伸断裂伸长率显著提高,这在耐雨蚀实验中也许可以起到更好的防护效果。漆膜的强度没有太大的差异,继续提升分子量,性能并没有提升太多。综上分析,建议选择分子量约为3000的
H TPB原材料更为合适。
2.2基础性能测试
本部分研究了该新型前缘保护涂料的基础性能,并与常规油性面漆对比,将制备好的主剂与固化剂按配方比例混合,用刮涂的方式涂装在10层玻纤布的玻璃钢板上,每一块样板的规格为7.5m m×15m m×1m m。在刮涂保护漆前,需先使用腻子对基材进行修型填补。为了测试其拉伸性能,需制备漆膜,厚度约为200μm,并裁减成符合I SO527-3中对样品的尺寸要求。
通过表3中基础性能测试中,可以看到该保护漆在耐盐雾与耐湿热测试中表现良好,在2000h后均未出现异常。涂层附着力性能达到技术指标,附着力是叶片涂料相当重要的一个指标,若涂层的附着力不足,在叶片运行过程中会有大面积剥落的风险,直接造成叶片露出基材,毫无保护,严重的情况可能会导致叶片停机,造成巨大损失。在该项目中可以看到本配方的保护漆涂层性能与常规面漆几乎一致,完全能达到使用的技术水准。
在拉伸测试中,本配方达到预计效果,延伸率可达600%,是常规面漆的15倍以上。耐冲击试验中,因其具备的高弹性,也比常规面漆更出。1000克载重的耐磨耗仅损失约8毫克,有出的耐磨性能。
2.3耐雨蚀测试
在前缘保护材料中,耐雨蚀性能是最重要的一项指标,本部分对本配方进行了耐雨蚀性能的测试,并给出某知名贴膜类防护产品与现有常规油性面漆的耐雨蚀数据,测试标准为A STM G73,测试参数控
制不变,高速端测试速度为140m/s,降雨量30-35m m/h。
由表4可看出,常规面漆的雨蚀防护性能十分弱,在20分钟时,表面已出现轻微点状破损,普通的装饰型面漆对于叶片前缘这样的腐蚀相当严重的区域几乎没有长效的保护作用。市面常规的聚氨酯保护漆涂层能在一定程度上起到保护的作用,在9小时涂层表面出现破损。18小时已经露出基材。本配方前缘保护漆在耐雨蚀性能上有显著提升,在18小时后,表面也无明显破损。
3项目成果
本方案通过选择具有橡胶性能的端羟基聚丁二烯与脂肪族异氰酸酯,制备出一种新型的聚氨酯体系前缘保护漆,通过一系列的性能测试,验证了其在附着力等常规项目中表现出,
序号物料名称质量分数%
1 HTPB端羟基聚丁二烯30
2 钛白粉10
3 润湿分散剂0.25多功能折叠椅
4 防沉剂0.5
5 醋酸丁酯7.5
6 紫外线吸收剂  1
7 脱泡剂0.25
8 流平助剂0.25
9 有机锆,铋复合催化剂0.25
10 XP2406脂肪族聚异氰酸酯30
序号HTPB端羟基聚丁
二烯分子量
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 测试标准样品1 1500 10.3 330 ISO 527-3 样品2 3000 12.1 500 ISO 527-3 样品3 4000 12.3 540 ISO 527-3
154 --
2021.08科学技术创新
完全符合当前风电涂料的技术指标,长期耐盐雾等试验未出现异常,满足国内风力发电机的涂装要求。并且最重要的是耐雨水腐蚀性能达到目前市面常规面漆的50倍以上,是市面常规聚氨酯保护漆产品的2倍以上,这在叶片的长期开机运行中可以对前缘处有更持久、强大的保护效果,证实了这一方案在行业未来的潜力。
4结论
随着风电行业在中国的迅速发展,越来越多的大型兆瓦级别风电机组投入使用,叶型不断增大,从最初只有约40米长度的叶片,到现在最长达80米的叶片。叶尖前缘处的运行线速度越来越高,雨水等其他因素对前缘的损伤也随之越来越严重,但目前对前缘防护的意识还比较薄弱,这在未来随着叶片开机
隧道施工风机
运行时间逐渐上升的情况下,
是一个十分严峻的问题。本文
介绍并研制了一款新型的聚
氨酯类前缘保护漆,通过实验
验证了其防护性能与施工性
能可以满足当下的风电叶片
涂料技术指标。
参考文献
[1]卢家骐,牟书香,李权舟.
风电叶片前缘防护技术进展
[J].玻璃钢/复合材料,2015
(07):91-95.
[2]毛晓娥,李成良,任旺.前
缘保护膜对风电叶片翼型气
动性能的影响研究[J].风能,
2019,000(004):86-91.
[3]曹登云、任银霞、朱永斌.
透明型单组分聚脲防护涂料
家用玉米脱粒机
的研制[J].新型建筑材料,
2020,47,476(08):168-170.
[4]李儒剑,曾凡辉,陈立斌,
等.高耐候、耐磨型聚氨酯风
电叶片涂料的研究[J].中国
超声波萃取涂料,2014.
[5]Zhang S,Dam-Johansen
S,et al.Erosion of
wind turbine blade coatings-
Design and analysis of jet-
based laboratory equipment
for performance evaluation[J].
Progress in Organic Coatings,
2015,78:103-115.
[6]Zhang S,Dam-Johansen
K,Bernad P L,et al.Rain
erosion of wind turbine blade
coatings using discrete water
jets:Effects of water
cushioning,substrate
干粉砂浆geometry,impact distance,
and coating properties[J]. Wear,2015,328-329:140-148.
[7]Slot H M,Gelinck E R M,Rentrop C,et al.Leading edge erosion of coated wind turbine blades:Review of coating life models[J].Renewable Energy,2015,80:837-848.
作者简介:刘正伟(1980,1-),男,汉族,籍贯:山东青岛,学历:全日制硕士研究生,职称:工程师,研究方向:化工材料。
序号项目名称技术指标保护漆
测试结果常规面漆
测试结果
测试标准
1 附着力(拉开法)/MPa >5 7.5 8 ISO 4624
2 耐磨性/(1000g,1000r)/mg <60 8 50 ISO 7784
3 漆膜外观平整,无缺陷合格合格目测
4 耐中性盐雾(2000h)无起泡,开裂合格合格GB/T 1771
5 耐湿热(2000h)无起泡合格合格GB/T 1735
6 断裂延伸率/% ≥10 600 35 ISO 527-3
7 耐冲击性>50cm 100 50 GB/T 1732
8 柔韧性1mm 合格合格GB/T 1731 序号图片说明测试标准
1 某市面常规聚氨酯面漆测
试20分钟后
ASTM G73
2 某市面常规聚氨酯保护漆
测试9小时后
ASTM G73
3 某市面常规聚氨酯保护漆
测试18小时后
ASTM G73
4 本配方前缘保护漆测试18
小时后ASTM G73
表3基础性能测试对比总结表4雨蚀性能测试对比
剖分式骨架油封155 --

本文发布于:2024-09-22 01:59:43,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/258967.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:叶片   前缘   性能   保护   测试   常规
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议