2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。

　　主旨发言中，上海曦骅检测技术有限公司总经理郭旭做了题为《前缘防护雨蚀检测发展方向》的演讲。以下为发言实录：

郭旭↑
 

　　大家下午好！我主要从五个方面进行分享。

　　首先，风电叶片在高速运行中会受到恶劣环境的影响，比如风沙、酸雨、温差、光照以及飞行物，对材料的耐久性产生破坏，而雨蚀是所有前缘侵蚀因素中最重要的一项。

　　前缘雨蚀的损失会对结构造成比较大的损伤，大大降低了叶片的应用可靠性。同时，极大地影响了发电量，有研究表明，叶片运行一到两年后会出现前缘腐蚀的状况，严重的可达到25%。

　　除此之外，叶片的损失会带来维修的频率增加，也会造成后期运营成本的大大提高。

　　第二，雨蚀对涂层破坏机理。

　　主要由于雨水从高处降落冲击了前缘防护，这时候会产生比较大的撕扯力，反复地撞击形成了疲劳过程，而涂层就在雨滴反复撞击和横向撕扯力的作用下剥落，进而防护层破坏，玻璃钢结构受损，最后造成整个叶片结构前缘防护结构的损失。

　　（PPT图示）该图是聚氨酯涂层在雨蚀速度60m/s情况下显微镜下观察到的破坏照片。

　　雨蚀产生主要分为三个阶段。首先是潜伏期，在潜伏期，涂层表面没有受损，这时候损失很小。随着雨滴冲击能力增加，损失程度不断地加深，呈现线性的关系，称之为稳定质量损失阶段，最后达到涂层的完全破坏。

　　第三，叶片前缘防护评估方法。

　　首先是通过实验室的雨蚀测试。特定的雨滴尺寸和叶片转速、水温温度等参数情况下，模拟出单雨滴的雨滴模型。通过单雨滴模型和多雨量的预估，可以通过瞬间仿真的分析方法得到雨滴应力应变的关系，以及雨滴消散的时间。

　　结合降低持续时间、雨量大小以及转速的直径和叶片损耗情况，基于雨滴冲击、疲劳循环的计算，利用雨滴模型可以知道整个损伤深度和时间的相互变化关系。

　　第四，Indetech雨蚀测试

　　目前全球比较认同的雨蚀测试平台是丹麦RD雨蚀测试平台，是西门子等风能领导者和涂料开发商通用的雨蚀检测设备，我们也引入了这台设备，是亚洲仅有一台设备，RD公司2012年开发雨蚀检测能力，到2019年已经生产了第7代产品，无论是从技术的可靠性、产品的设计，包括安全性已经非常成熟了。该测试的方法符合DNVGL—RP—0171的测试标准，同时满足航空的雨蚀测试规范。

　　该测试的原理主要是模拟螺旋桨的3D旋转的原理，在集装箱式的内壁空间模拟降雨状况，通过控制旋转的速度以及水温的温度以及降落高度，降落高度主要是将势能转化成动能的冲击能量的计算。通过后续的采集评估，设备测试离散是小于10%，要求雨蚀测试设备离散20%，它远远少于要求。

　　雨滴直径通过针头的大小控制差异，目前可以提供三种规格的雨滴直径，有两到三毫米、五毫克，材料损伤率和雨滴直径平方成正比，有效地控制和了解雨滴直径对后续的评估很重要。

　　在雨滴降落过程中采用双向OTT的激光雨滴谱仪可以观察到变化。降水有稳态模式和喷雾模式，测试范围也大大地提升。

　　通过控制雨滴大小转速以及水温可以实时监控整个测试过程中的变化，而且通过远程的了解启动变换一些测试参数。

　　作为升级版的雨蚀测试平台采用了更加清晰的高速摄像头，能够在测试过程中过滤掉由于噪音和湿度影响的信号干扰，使采集照片更加清晰。通过高清晰的图片可以对比知道潜伏期。

　　目前通用的预制体也好，膜材料、涂材料都有自己的缺陷性，没有完全解决前缘防护实质性的问题。后续可以通过更多的雨蚀测试了解侵蚀过程，侵蚀程度以及寿命预估，可以使更加清晰合理地分析，有助于新一代的防护材料的开发。

　　海上风电运转恶劣环境为前缘防护材料提出更大的挑战，随之雨蚀测试应更关注实际场景的应用，包括一些紫外等环境影响，之前的雨蚀测试都在大降雨高转速的情况下做评估。现在欧洲多采用稳定降雨量、低速长时间，更符合叶片在实际应用中的状况。不同地区降雨情况有不同，降雨的雨滴直径，包括降落过程中的形状变化，变化产生的材料作用的冲击强度的关系，以及材料破坏和机体界面间的交互作用有待于后续研究和探讨。

　　雨蚀测试是后续模型建立以及寿命评估的基础，同时也是前缘防护材料开发的验证手段，以往雨蚀测试都在欧洲进行，周期长、效率低、费用也比较高，我们作为一家独立的第三方机构，配备了很多的环境的仪器设计和界面研究的分析手段，我们愿意与在座各位涂料厂家、叶片厂和主机厂通力合作，助力前缘防护材料的开发，以及海上风电产业的茁壮发展，我的报告到此结束，谢谢大家！

　　（内容来自现场速记，未经本人审核，如有不妥请联系修改）