環氧樹脂體系在風力機中的應用、回收與更新

3 修復葉片用環氧樹脂體系

3.1正運行葉片破損自修復環氧樹脂體系

3.1.1概 述

由于風力機的安裝高度很高，人手根本夠不著，而且葉片正處于運轉狀態，若葉片出現破損[注]，根本不可能進行修復([注]：風力機葉片在野外長年累月運轉，不僅承受著強大的風載荷，還經受著大氣沖刷、砂石粒子沖擊、強烈的紫外線照射等惡劣環境侵蝕，從而老化、折斷、分離以致破壞。)。其唯一根本的解決方案就是：葉片(具體地說葉片殼體表層)材料自身具有自修復功能機制。這里所指的“破損”只限于肉眼不能明顯察覺的裂紋、微孔、表皮瑕疵。該瑕疵雖然微小，若不及時修復，在惡劣環境腐蝕、紫外線照射下，勢必擴大、蔓延以致破壞整個葉片，釀成風力發電嚴重事故。

3.1.2自修復環氧樹脂體系

英國Bristol大學宇航工程系與Hexcel Composites公司，共同研制成葉片自修復技術(模擬修復技術)[注]。葉片材料是CF/環氧樹脂。葉片殼體表層里面鑲嵌著許多粗空心玻纖，空心玻纖里盛著環氧樹脂體系(環氧樹脂、潛伏性固化劑和抗紫外線劑等)。當葉片殼體表面出現肉眼不能明顯察覺的裂紋、微孔、表皮瑕疵時，空心玻纖里盛的環氧體系立即溢出，彌封住裂紋(或微孔)，進而蔓延、覆蓋著破損區域。此刻，環氧樹脂與潛伏性固化劑和抗紫外線劑互相摻混，產生固化反應而固化。從而使葉片的結構整體性得以恢復，達到葉片原始強度的80～90%([注]：此外，該技術主要用于修復飛機、宇宙飛船、汽車等)。預計，該技術將在宇宙飛船上會很快推廣應用，未來5年內將商業化。另外，美國伊利諾伊大學已進行了類似的研制項目，但選材不同：樹脂是雙環戊二烯，潛伏性固化劑含稀有金屬釕。

瑞士GURIT公司和Composites One公司共同研制成一種修復材料—修復正運行的風力機葉片的一般性破損，其性能優異已獲得德國勞埃德(GL)、Det Norske Veritas(DNV)、OEM的審批。預計很快會在美國風電葉片業推廣應用。
 

3.2 修復召回有瑕疵葉片的實例

印度Suzlon Energy Ltd公司是印度最大的風力機制造公司。它在美國生產的一些S88牌功率為2.1MW、三葉式風力機葉片，被發現存在裂紋、瑕疵的嚴重事故，于是決定“召回”——必須立即解決葉片的結構強度問題。估計此召回需耗資2 500萬美元，修復時間超過6個月。共計召回1251片(417套[注])：其中930片(310套)已經安裝在風力機上;其余(321片[107套])則正在運輸中或倉庫里([注]：三葉式風力機是三片(一套)葉片安裝一臺風力機)。