海上风电发电设施防盐雾措施讨论

黄晖++殷华芳++章翔++揭平宗

【摘 要】海上风电机组因为所处环境的特殊性，都会影响风电机组的正常运行，尤其是盐雾，会对风电机组造成很大的影响，如何进行防盐雾处理也成为了相关人员面临的最大技术问题之一。论文分析盐雾对海上风能发电设施的影响，并提出了几点防盐雾有效措施。

【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.

【关键词】海上风电发电设施；防盐雾；措施

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

【中图分类号】TU545 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0172-02

1 引言

相较于陆上风电，海上风电具有更加明显的优势，首先，海上风电具有更长的年利用小时数，且海上风速要明显大于陆地，风切变更小，主导方向更加稳定，风电设施也就拥有更长的使用寿命，运行也更加稳定，能量产出较大。其次，海上风电节省了对土地资源的占用，尤其是针对于我国而言，海上风电设施大多建设在东部沿海附近，能够大大减轻这一地区的用电压力，改善电力供应紧张的情况。可见，海上风电优势明显，发展空间巨大，但我们也应注意到，海上风电设施因为所处环境较差，各种电器件都需要进行防盐雾技术处理，以保证风电机组的正常运行。

2 盐雾的成因及危害

盐雾是指悬浮在空气中的含盐微小液滴，它的形成主要是在风的作用下造成的海面扰动以及涨潮退潮时，海水之间形成冲击碰撞，或者是海浪撞击到海岸时，导致微小的海水水滴悬浮在空气中，水分慢慢蒸发，但其中包含的极为细小的盐粒，会在大气运动作用下不断扩散，形成盐雾区，通常来讲，盐雾区的范围大致为沿海6-10千米。

3 盐雾对海上风电机组的影响机理

盐粒子会附着在风电设施表面，造成风电设施腐蚀，使得导线变脆、硬化，长时间的盐粒沉积，很有可能造成输电线路断线，导致安全事故发生。此外，盐雾会对铁质设施带来极大的危害，一般来讲，铁构件在盐雾的作用下，半年时间即会生锈，3年后便无法继续使用必须进行更换。由此可见，盐雾对于海上风电发电设施的腐蚀性极大。

4 海上风电设施在盐雾区运行存在的问题

随着社会经济的快速发展，以及科学技术的不断进步，包括山东、上海、浙江在内的我国沿海地区相继安装了风电发电设施，但投入运行后，都或多或少的出现了一些问题。比如，上海长兴岛等处安装的风电箱式变电站，盐雾腐蚀现象严重，箱体内的金属构件以及内部电器都发生了不同程度的锈蚀，就连变压器室的不锈钢网门，也在大量盐雾的侵蚀下生锈。为了防止这种现象的发生，一些箱变制造厂取消了过去风电箱式变电站箱体上的自然散热通风孔，试图减少外界盐雾空气的进入，达到降低腐蚀的作用，改用低风机强进风和上方风机强排风的方式进行防盐雾处理。但实际上，这种方式并不能有效减少外界含盐雾空气进入箱体，防盐雾效果并不明显。

5 海上风电发电设施防盐雾方法分析

5.1 装有空气过滤装置的防盐雾方法

为防止盐雾对风电发电设施的腐蚀，一些机组生产厂家会在所生产的设施上安装空气过滤装置，这个装置可以对进入机组的空气进行干燥处理，并在机舱内部形成正压，避免潮湿的空气流入机舱内部腐蚀相关设施。理论上来讲，这种方式对于防止发电设施腐蚀具有一定的有效性，但实际上存在很大的操作难度。因为风电设施由发電机、齿轮箱等多种零部件组成，这些设施在运行过程中会产生大量热量，如果使用空气对流循环的方式将这些热量排出，必须有巨大的空气对流量，但是空气过滤装置是一个体积很大的装置，会对空气流动产生很大影响。除此之外，空气过滤装置在运行一定时间之后，过滤介质会呈现饱和状态，导致失效，若要更换过滤介质，需要耗费大量的经济投入，增加海上风电发电设施的维护成本。

5.2 水冷+空调的防盐雾新方法

针对上文所述空冷方式的不足，本文提出水冷解决措施。即在机舱外部安装水冷散热器装备，在机舱内部安装空调，然后尽可能的封闭风电机舱，最大限速减少外部空气的流入，使发电机等发热部件产生的热量通过冷却水的作用，运转至机舱外面。没能通过冷却水导出机舱外部的少部分热量，可以通过机舱内的空调排出，与此同时，空调还能够起到干燥机舱内空气的作用，降低水汽含量，也就减少了盐雾对风电设施的影响。在海上进行风电发电，海水资源优势明显，建议采用水源热泵空调方式[1]，这样可以使资源得到充分利用，这样可以有效降低空调能耗，提高经济效率。最后，再利用空调的冷冻方式使机舱内部的空气都处于干燥状态，并形成正压，避免潮湿空气进入机舱。这种方式通过水冷散热器和空调，将发热部件产生的热量排出机舱，不需要外部空气进行对流循环，机舱内需要补充的空气量大大减少，因而在现实中拥有较强的可操作性。

5.3 风力发电机组桨叶采用环氧树脂材质及涂抹防腐层

环氧树脂作为桨叶的基体材料对于外力有很强的抵抗能力，还能很好的防盐雾、防潮。风机叶片直接关系到风力发电机组的发电效率及使用寿命，海上风机叶片需要承受海洋气候环境下的高盐雾、高湿热、风雨的侵蚀，采用叶片防护涂层技术不仅能满足海上风机叶片的防腐蚀防护、提高使用寿命的要求，更能实现少维护、延长维护周期、提高风机叶片的可靠性。设计的海上风电叶片防护涂层适用于辊涂、空气喷涂及高压无气喷涂设备的施工，固化成膜快，实现底面一体化，减少作业时间，提高喷涂施工效率桨叶的防腐蚀涂层品种繁多，根据桨叶的材质和工作环境不同所选用的涂料也不尽相同，干膜的厚度也不同[2]。

5.4 风力发电机组齿轮和轴承采用不锈钢材质

不锈钢材质也具有极强的抗腐蚀性，但是价格较高，在加工上也存在一定的技术困难。更为重要的是，随着市场经济的快速发展，不锈钢生产厂家的竞争日益激烈，一些不良商家为了谋取更大的经济效益，有意减少不锈钢中铬的含量，而用锰替代，锰合金长时间接触空气会发生氧化而生锈。

不锈钢材质由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀。

涂抹防锈油脂作为一种短期防护方法，运用更加普遍。它是在金属表面涂抹耐蚀性油脂以及粘贴防锈薄膜或防锈纸进行临时保护。防锈油脂是在石油类基本组分中加入一种或多种防锈添加剂（又称油溶性缓蚀剂）及其辅助添加剂组成，它使用方便，成本低廉，操作简单，效果好。

5.5 塔筒的防盐雾措施

塔筒外壁通常采用“环氧（或无机）富锌底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆”的涂层结构，这种防腐涂层结构的底漆由于高金属含量锌粉提供很好的阴极保护，厚浆型环氧云铁中间漆的片状云母氧化铁所形成的“迷宫”效应，能够隔绝水分子、盐雾分子向金属零件表面渗透和腐蚀，改性聚氨酯面漆不仅具有防太阳光及紫外线老化的能力，而且能够耐风沙、雨雪和盐雾的侵蚀。对于海上风力发电设备的塔筒外壁的底层可采用电弧喷锌或锌/铝合金，面层可采用耐候性优良的氟碳面漆，从而提高风电零部件应对恶劣海洋环境的腐蚀能力。

塔筒内壁由于不接触到外界的阳光直射，耐光老化性相对外壁要弱，可以采用“环氧富锌底漆+环氧面漆”的二层防腐涂层结构。当腐蚀环境恶劣时，塔筒内壁可采用与塔筒外壁一样的涂层结构，但其涂层厚度比塔筒外壁的要薄。

6 结语

综上所述，海上风电发电设施由于所处环境的特殊性，很容易受到盐雾影响发生腐蚀，造成使用寿命变短、影响运行性能等负面影响。防盐雾处理是一项具有较强专业性的复杂技术，相关人员必须加强研发，从材质、冷却方法、处理工艺等不同角度出发，尽量减少盐雾区对发电设施的影响，保证海上风电发电设施的良性运行。

【参考文献】

【1】张万祥， 常征， 包道日娜. 海上风电机组防盐雾措施探讨[J]. 风能， 2011（9）：66-67.

【2】肖云骧. 海上風能箱式变式变电站防盐雾措施及建议[J]. 电气工程学报， 2011（2）：52-54.