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)電機組的腐蝕防護問題亟待解決。

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，我國近�？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量就達到7.5億千瓦，遠海風(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)濟發(fā)達地區(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)備的腐蝕防護帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。海洋腐蝕不僅會縮短機組運營壽命，給海上風(fēng)電機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)投資和運行維護成本。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重威脅設(shè)施的安全運行。

海上風(fēng)電設(shè)備腐蝕機理：

海洋環(huán)境是腐蝕性非常嚴酷的自然環(huán)境。海水是一種具有很強腐蝕性的電解質(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、氮氣、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。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，但二者之間也有較大不同。因為海上風(fēng)電場是無人居住的，并且嚴格限制人員接近。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劃地進行，受到腐蝕時可以隨時修補。而海上風(fēng)電場很難做到這一點，維修費用較大，后續(xù)維護費用是其成本的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)件采取涂料保護或熱噴涂金屬保護，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)車等方式實現(xiàn)，存在勞動強度大、安全系數(shù)低、施工周期長、維護費用高等一系列的問題。為此，德高潔在2018年開始爬壁機器人的研發(fā)，并于2019年取得成功并申報了實用新型專利(專利號：ZL 2019 2 0432325.5)，該機器人是專門針對風(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負載吸附于鋼結(jié)構(gòu)立面墻面自如地爬行，可進行除銹、清洗、噴砂、噴涂等多項作業(yè)。機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器人從而完成塔筒表面的清洗作業(yè)，實現(xiàn)利用人工智能機器人代替“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。由此可見，利用爬壁機器人對風(fēng)電塔筒進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。