环氧树脂体系在风力机中的应用、回收与更新

3 修复叶片用环氧树脂体系

3.1正运行叶片破损自修复环氧树脂体系

3.1.1概 述

由于风力机的安装高度很高，人手根本够不着，而且叶片正处于运转状态，若叶片出现破损[注]，根本不可能进行修复([注]：风力机叶片在野外长年累月运转，不仅承受着强大的风载荷，还经受着大气冲刷、砂石粒子冲击、强烈的紫外线照射等恶劣环境侵蚀，从而老化、折断、分离以致破坏。)。其唯一根本的解决方案就是：叶片(具体地说叶片壳体表层)材料自身具有自修复功能机制。这里所指的“破损”只限于肉眼不能明显察觉的裂纹、微孔、表皮瑕疵。该瑕疵虽然微小，若不及时修复，在恶劣环境腐蚀、紫外线照射下，势必扩大、蔓延以致破坏整个叶片，酿成风力发电严重事故。

3.1.2自修复环氧树脂体系

英国Bristol大学宇航工程系与Hexcel Composites公司，共同研制成叶片自修复技术(模拟修复技术)[注]。叶片材料是CF/环氧树脂。叶片壳体表层里面镶嵌着许多粗空心玻纤，空心玻纤里盛着环氧树脂体系(环氧树脂、潜伏性固化剂和抗紫外线剂等)。当叶片壳体表面出现肉眼不能明显察觉的裂纹、微孔、表皮瑕疵时，空心玻纤里盛的环氧体系立即溢出，弥封住裂纹(或微孔)，进而蔓延、覆盖着破损区域。此刻，环氧树脂与潜伏性固化剂和抗紫外线剂互相掺混，产生固化反应而固化。从而使叶片的结构整体性得以恢复，达到叶片原始强度的80～90%([注]：此外，该技术主要用于修复飞机、宇宙飞船、汽车等)。预计，该技术将在宇宙飞船上会很快推广应用，未来5年内将商业化。另外，美国伊利诺伊大学已进行了类似的研制项目，但选材不同：树脂是双环戊二烯，潜伏性固化剂含稀有金属钌。

瑞士GURIT公司和Composites One公司共同研制成一种修复材料—修复正运行的风力机叶片的一般性破损，其性能优异已获得德国劳埃德(GL)、Det Norske Veritas(DNV)、OEM的审批。预计很快会在美国风电叶片业推广应用。
 

3.2 修复召回有瑕疵叶片的实例

印度Suzlon Energy Ltd公司是印度最大的风力机制造公司。它在美国生产的一些S88牌功率为2.1MW、三叶式风力机叶片，被发现存在裂纹、瑕疵的严重事故，于是决定“召回”——必须立即解决叶片的结构强度问题。估计此召回需耗资2 500万美元，修复时间超过6个月。共计召回1251片(417套[注])：其中930片(310套)已经安装在风力机上;其余(321片[107套])则正在运输中或仓库里([注]：三叶式风力机是三片(一套)叶片安装一台风力机)。