海上風(fēng)電設(shè)備腐蝕危害

近年以來，我國對綠色可再生能源的投入是前所未有的巨大，隨之而來的是發(fā)展風(fēng)電被提升到了史無前例的戰(zhàn)略高度。隨著我國海上風(fēng)電開發(fā)和利用的速度加快，海上風(fēng)電機(jī)組的腐蝕防護(hù)問題亟待解決。

海上風(fēng)電經(jīng)過20多年的發(fā)展，技術(shù)已日趨成熟起來，目前已進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)階段。我國的海岸線較長，可開發(fā)和利用的海上風(fēng)能資源非常豐富，根據(jù)國家氣象部門給出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國近�？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量就達(dá)到7.5億千瓦，遠(yuǎn)海風(fēng)能儲量則更加龐大，因此海上風(fēng)電在我國有著廣闊的發(fā)展空間。同時，我國海上風(fēng)能資源大部分分布在東南沿海地區(qū)，而這些地區(qū)都是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，能源需求巨大，因此開發(fā)豐富的海上風(fēng)能資源將有效改善我國當(dāng)前的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)。
 
問題來了，相對于陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電所處環(huán)境要復(fù)雜得多，海洋大氣區(qū)高濕度、高鹽霧、長日照，海浪飛濺區(qū)干濕交替，水下區(qū)域則是長時間海水浸泡、生物附著等，腐蝕環(huán)境非常苛刻，這給海上風(fēng)電設(shè)備的腐蝕防護(hù)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海洋腐蝕不僅會縮短機(jī)組運(yùn)營壽命，給海上風(fēng)電機(jī)組帶來巨大安全隱患，而且也會大大增加海上風(fēng)電的建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)成本。因此，防腐蝕是海上風(fēng)電必須考慮的問題。當(dāng)然，無論是海上風(fēng)電還是陸上風(fēng)電，腐蝕和生物污損都會嚴(yán)重威脅設(shè)施的安全運(yùn)行。

海上風(fēng)電設(shè)備腐蝕機(jī)理：

海洋環(huán)境是腐蝕性非常嚴(yán)酷的自然環(huán)境。海水是一種具有很強(qiáng)腐蝕性的電解質(zhì)溶液，含有大量鹽類，包括氯化鈉及含有鉀、溴、碘等元素的鹽類。海水中溶解有氧氣、氮?dú)�、二氧化碳等氣體，而其中的氧氣是引起海水中碳鋼、低合金鋼等金屬結(jié)構(gòu)物腐蝕的重要因素。表層海水氧氣是飽和的，約為8 mg/L，腐蝕性更強(qiáng)。海水溫度呈周期性變化，一般來說，鋼鐵等的腐蝕速度會隨著海水溫度的升高而增加。另外，海水中含有豐富的氧微量元素和營養(yǎng)鹽類等，這為海洋生物的生存和繁殖提供了必要條件。而海洋生物的存在則會影響金屬材料的腐蝕行為與機(jī)制。

海上風(fēng)電場盡管可以在很大程度上參考海洋平臺現(xiàn)有的防腐經(jīng)驗(yàn)，但二者之間也有較大不同。因?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)電場是無人居住的，并且嚴(yán)格限制人員接近。而海洋平臺是有人居住的，海洋平臺上的防腐涂層檢查和維修可更容易且有計(jì)劃地進(jìn)行，受到腐蝕時可以隨時修補(bǔ)。而海上風(fēng)電場很難做到這一點(diǎn)，維修費(fèi)用較大，后續(xù)維護(hù)費(fèi)用是其成本的7倍以上。因此，應(yīng)當(dāng)更加重視海上風(fēng)電機(jī)組的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，特別是外露于海洋大氣和飛濺區(qū)中的部位。一般情況下，大氣區(qū)結(jié)構(gòu)件采取涂料保護(hù)或熱噴涂金屬保護(hù)，如大氣區(qū)鋼結(jié)構(gòu)一般采用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵漆、聚氨酯面漆或者聚氨酯+氟碳雙重面漆三層涂層體系；飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)一般采用玻璃鱗片漆、環(huán)氧耐磨漆雙層涂層體系；全浸區(qū)一般采用玻璃鱗片漆、環(huán)氧厚漿漆雙層涂層體系，并采取犧牲陽極進(jìn)行協(xié)同防腐。
 
目前常用的風(fēng)電塔筒防腐方式時采用拋丸機(jī)打砂除銹，之后由人工噴涂油漆，全程采用人工作業(yè)、高空吊籃和大型高空作業(yè)車等方式實(shí)現(xiàn)，存在勞動強(qiáng)度大、安全系數(shù)低、施工周期長、維護(hù)費(fèi)用高等一系列的問題。為此，德高潔在2018年開始爬壁機(jī)器人的研發(fā)，并于2019年取得成功并申報(bào)了實(shí)用新型專利(專利號：ZL 2019 2 0432325.5)，該機(jī)器人是專門針對風(fēng)電塔筒等小曲率半徑的柱狀鋼結(jié)構(gòu)防腐除銹和清洗而開發(fā)，操作者可以通過遙控器控制清洗機(jī)器人從而完成塔筒表面的清洗作業(yè)。

德高潔自主研發(fā)的風(fēng)電塔筒防腐爬壁機(jī)器人采用磁力吸附和真空吸附相結(jié)合的原理，具有一定的3D曲面通過能力以及凸凹面和焊縫的越障能力，可以攜帶150~200kg負(fù)載吸附于鋼結(jié)構(gòu)立面墻面自如地爬行，可進(jìn)行除銹、清洗、噴砂、噴涂等多項(xiàng)作業(yè)。機(jī)器人帶有安全吊索連接掛鉤，與安全升降鋼索裝置連接，確保機(jī)器人不會意外脫落，安全有保障。操作者可以通過遙控器控制爬壁機(jī)器人從而完成塔筒表面的清洗作業(yè)，實(shí)現(xiàn)利用人工智能機(jī)器人代替“蜘蛛人”，不再需要人工攀爬即能完成塔筒油污智能清洗，提高清掃效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，利用爬壁機(jī)器人對風(fēng)電塔筒進(jìn)行清洗除銹工作是替代傳統(tǒng)人工高空作業(yè)的必然趨勢。