2017年10月31日——11月1日，由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會(huì)和新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合主辦，施耐德電氣（中國(guó)）有限公司協(xié)辦的2017（第二屆）中國(guó)風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會(huì)二屆二次會(huì)員大會(huì)(CWPE2017）在北京豐大國(guó)際酒店盛大召開。中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授級(jí)高工揭敢新先生在11月1日上午的“智能控制與智能運(yùn)維專場(chǎng)”發(fā)表了演講。
中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授級(jí)高工揭敢新先生
揭敢新：大家好，感謝果巖秘書長(zhǎng)的介紹，也非常榮幸有這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家做這個(gè)交流。我是來(lái)自中國(guó)電器科學(xué)研究院限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我們主要是做環(huán)境適應(yīng)性，前面各位都談海上風(fēng)電，環(huán)境適應(yīng)性這幾年是個(gè)大問(wèn)題，我想利用這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家做個(gè)交流。
分四個(gè)方面，一個(gè)是環(huán)境的分析，另外一個(gè)就是測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)，還有防護(hù)技能，還有工作建議。
首先分析，我們從內(nèi)陸走上沿海，走上海洋，其實(shí)海洋現(xiàn)在只是一個(gè)過(guò)程，這個(gè)問(wèn)題還是很多，吳凱理事長(zhǎng)他說(shuō)看上去是個(gè)藍(lán)藍(lán)的海，但也許是個(gè)黑黑的洞。我們現(xiàn)在海上問(wèn)題還沒有解決，那腐蝕銹肯定是個(gè)大問(wèn)題。
從這個(gè)圖表來(lái)看用顏色來(lái)表示溫度，從氣溫和水溫來(lái)看，從北到南我們國(guó)家沿海就是渤海最北，渤海、黃海、東海、南海，從北到南溫度逐漸加深，也就是溫度在逐漸升高，從這個(gè)也可以看到我們實(shí)際上在濕熱海洋，濕熱主要指南海這一帶，渤海和黃海屬于亞濕熱，所以濕熱還是比較惡劣。從鹽度來(lái)看我們選擇了幾個(gè)典型的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，三亞是最厲害的。
從腐蝕等級(jí)來(lái)看，基本上都差不多，但是南海這邊還是厲害?，F(xiàn)在還有一個(gè)更重要的就是我們現(xiàn)在監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)大多數(shù)還是沿海的，就是海岸上的，真正海洋可能比這個(gè)還惡劣，通常大概2倍左右。其實(shí)我們不要覺得到海里面，就是我們的海島，現(xiàn)在我們南海建設(shè)了一些海島，我去調(diào)研看到那比我們的沿海厲害多了，有些可能一年兩年就基本上是沒法用了。
歐洲海上風(fēng)電發(fā)展比較早，我們很多技術(shù)早期還是引進(jìn)歐洲的技術(shù)。我們看到歐洲的情況，我們選擇了廣東沿海和福建沿海一些海岸風(fēng)電場(chǎng)的一些點(diǎn)和歐洲荷蘭的點(diǎn)進(jìn)行比較，從溫度來(lái)看都差不多，但是我們的年極端最高氣溫均超過(guò)35度，而且低溫也是25度左右，歐洲荷蘭這塊就是他不超過(guò)35度，而且低溫更低。這個(gè)是低溫情況，他的溫度比我們更低，他當(dāng)然還有一些結(jié)冰的情況，但是這個(gè)結(jié)冰情況跟我們剛才前面專家介紹的，它可能屬于干的情況，跟我們這個(gè)濕的情況還是不一樣。
這個(gè)濕度，濕度是很重要的一個(gè)指標(biāo)，溫度是一方面，濕度是一方面。濕度來(lái)看總體上說(shuō)我們濕度比他厲害得多，而且我們的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，歐洲雖然濕度也高，但是持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)。
這是我們調(diào)研的實(shí)際圖片，我們?cè)诟＝ㄑ睾＃@個(gè)風(fēng)電也是才建了兩年多，從這里可以看到情況已經(jīng)很嚴(yán)重了，就包括輪轂還有塔基，當(dāng)然這是看得見的情況，我們實(shí)際上現(xiàn)在更關(guān)注的是看不見的，就是我們說(shuō)的所謂的電器，看得見的我們還可以通過(guò)表面處理，防護(hù)一下海可以，但是看不見的更嚴(yán)重，因?yàn)殡娖魇撬性O(shè)備控制的中心和腦袋，所以它一旦出問(wèn)題，輕者影響運(yùn)行，嚴(yán)重的話導(dǎo)致一些安全事故。
通過(guò)前面我們可以看到海上環(huán)境還是有特殊性，而且我們還有臺(tái)風(fēng)。另外就是海上風(fēng)電跟海洋平臺(tái)，船舶這塊很多也很清楚，但是它跟我們比還是有差異，一個(gè)是長(zhǎng)期無(wú)人職守，無(wú)人維護(hù)，一個(gè)是設(shè)備比較高，還有維護(hù)成本也非常高，成本壓力也更大。所以相對(duì)于我國(guó)的暖溫和歐洲的海洋環(huán)境，我們濕熱環(huán)境更為嚴(yán)酷，這個(gè)也就為我們的腐蝕防護(hù)提出更高的要求，所以我們必須針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。
這是我們開展的一些評(píng)價(jià)基礎(chǔ)研究方面的工作，我們?cè)谶@個(gè)環(huán)境里面受影響，但是事實(shí)上大環(huán)境我們有些改變不了，但是小環(huán)境我們可以做。實(shí)際上這個(gè)小環(huán)境控制不好，就是我們通常說(shuō)的微環(huán)境控制不好是直接影響到我們?cè)O(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。這個(gè)我們?cè)谘芯恐饕P(guān)注微環(huán)境，實(shí)際上我們要做的工作也是針對(duì)微環(huán)境，微環(huán)境的好壞也直接影響到產(chǎn)品的有效運(yùn)行。
現(xiàn)在要解決這個(gè)電子設(shè)備在微環(huán)境的腐蝕失效問(wèn)題，我們發(fā)現(xiàn)不但是環(huán)境，電流電壓對(duì)腐蝕依舊有很大的影響。所以從對(duì)電器設(shè)備來(lái)說(shuō)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜，不像鋼構(gòu)件我們通過(guò)表面處理很簡(jiǎn)單，電器設(shè)備很難通過(guò)電器本身角度來(lái)提高防腐能力，而且成本較高，因此需要整體改善，整體改善就是如何準(zhǔn)確的量化腐蝕情況，這個(gè)是一個(gè)關(guān)鍵，就是我要首先知道我現(xiàn)在腐蝕到什么等級(jí)，然后根據(jù)等級(jí)采取什么相應(yīng)的措施，所以這里面就是量化表征是一個(gè)關(guān)鍵。基于這個(gè)我們針對(duì)性的開發(fā)了兩種技術(shù)，一個(gè)是凈化方案，一個(gè)是誘發(fā)散體技術(shù)。下面我分別介紹。
這個(gè)是我們?cè)谌齺嗛_展的一些現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)，包括變流器的外殼和關(guān)鍵零部件，以及整機(jī)模擬件現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從里面收集一些數(shù)據(jù)，同時(shí)我們也采取一些人工加速試驗(yàn)方法，進(jìn)行一些相關(guān)性研究。這個(gè)里面綜合各種環(huán)境因素，通常我們對(duì)腐蝕影響比較大的像溫度、濕度、鹽霧，還有電流電壓，另外還有一些腐蝕性氣體，腐蝕性氣體很復(fù)雜，各種各樣都有，通過(guò)這個(gè)原理我們來(lái)看它的腐蝕行為。這是我們開展一些對(duì)不同的電流電壓在不同的腐蝕環(huán)境條件下對(duì)更多材料的一些腐蝕性研究，這也是類似的。
這些工作我們因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室也牽頭在電器協(xié)會(huì)的支持下我們做了能源局的十項(xiàng)風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)，其中剛才說(shuō)的研究標(biāo)準(zhǔn)有些已經(jīng)體現(xiàn)在里面了，包括發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、變流器、結(jié)構(gòu)件這些。
量化表征方法研究，這個(gè)也是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。我們要如何準(zhǔn)確的表征微環(huán)境，知道微環(huán)境的腐蝕等級(jí)進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。傳統(tǒng)的方法通常是腐蝕稱重法，實(shí)際上這個(gè)方法比較粗，對(duì)電子器件來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，所以它是沒法對(duì)我們后面的一些決策做出判斷。所以我們就研究一種高精尖的識(shí)別方法，這里面我們開發(fā)了一個(gè)叫做銅征測(cè)試片，測(cè)試精度可以達(dá)到納米級(jí)。國(guó)外也有類似產(chǎn)品，但是我們相比國(guó)外的銅類比，我們應(yīng)該來(lái)說(shuō)精度更好，組織也更均勻。這是國(guó)外和我們進(jìn)行比較，在廣州進(jìn)行了一個(gè)多月的驗(yàn)證試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果大家相似性非常好，趨勢(shì)大家都一致，另外我們的精度更高。這是一些具體的機(jī)理研究。
通過(guò)對(duì)腐蝕產(chǎn)物的總的各種腐蝕膜的計(jì)算，最后可以得出整體的腐蝕程度，這里有一個(gè)瞄標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)就可以查到它到底現(xiàn)在屬于什么等級(jí)，通過(guò)不同等級(jí)采取不同的措施。這是我們利用銅表層片進(jìn)行一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用，這是一個(gè)例子，就是我們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)膜主要為氧化銅，每個(gè)月大概有1120埃，屬于信G3等級(jí)，屬于比較嚴(yán)重了，要采取措施了。
腐蝕防護(hù)技術(shù)，因?yàn)殡娖骷容^復(fù)雜，無(wú)法對(duì)它進(jìn)行單體的材料表面這些進(jìn)行防護(hù)。所以要進(jìn)行一個(gè)整體的防護(hù)。通常只有兩種，一個(gè)是鹽霧凈化，還有一個(gè)氣相防銹，目的通過(guò)整體改善環(huán)境使它達(dá)到理想化的目的。
在研究的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)鹽霧大多是在2-7微米之間，而且這個(gè)鹽霧是從液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)三種形式不斷轉(zhuǎn)化的，所以如何把它有效過(guò)濾是一個(gè)難點(diǎn)，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定選用具有漸進(jìn)結(jié)構(gòu)的超梳水性國(guó)旅材料，讓海洋高濕度環(huán)境下的鹽霧由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，解決傳統(tǒng)灰塵過(guò)濾材料難以過(guò)濾鹽霧的缺陷，基本上可以國(guó)旅2-10微米。這個(gè)是我們?cè)囼?yàn)的結(jié)果，一個(gè)是灰塵測(cè)試，進(jìn)風(fēng)面是比較嚴(yán)重的灰塵，出風(fēng)面基本上很干凈。同樣鹽霧，進(jìn)風(fēng)面還是很嚴(yán)重的，出風(fēng)面很干凈。通過(guò)過(guò)濾以后我們用銅表征測(cè)試片進(jìn)行試驗(yàn)，可以看到基本上還是比較理想，腐蝕已經(jīng)非常的微弱。
實(shí)際上我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)也測(cè)試，比如說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)的大環(huán)境，腐蝕等級(jí)是GX，但是用過(guò)我們剛才那套系統(tǒng)以后它的等級(jí)可以降為G1，這個(gè)已經(jīng)非常理想。這套系統(tǒng)我們根據(jù)需要還有一些配件，包括選用一些壓差計(jì)，包括對(duì)風(fēng)機(jī)流量裝置控制，對(duì)鹽霧進(jìn)行調(diào)節(jié)，可選配家裝除濕系統(tǒng)。
我們利用氣相防銹技術(shù)對(duì)電子元器件進(jìn)行保護(hù)，這種方法有它的優(yōu)越性，但是它也有它的缺點(diǎn)，首先它這個(gè)可能本身不同的氣相防銹劑也會(huì)對(duì)這個(gè)電子元期間產(chǎn)生影響，另外它在高濕度環(huán)境下效果會(huì)明顯降低，所以如何有效的改進(jìn)能達(dá)到我們所需要的目的，這也是我們研究的一個(gè)主要的問(wèn)題。
根據(jù)這些我們采取了三個(gè)措施，一個(gè)是對(duì)產(chǎn)品外殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使氣相防銹粉不容易吸潮；二是對(duì)高濕度環(huán)境，外加控濕度措施與氣相防銹劑搭配使用。三是根據(jù)不同電器設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，定制氣相防銹劑用量和布局方案，改進(jìn)后氣相防銹劑產(chǎn)品命名為氣相防銹發(fā)散體。
這個(gè)是我們改進(jìn)中氣相防銹發(fā)散體實(shí)測(cè)的結(jié)果，從這個(gè)圖可以看到上面一個(gè)是采取了這種措施以后的，下面是沒有的，可以看到這個(gè)腐蝕防護(hù)效果還是非常明顯的。這個(gè)是國(guó)內(nèi)外的同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，可以看到效果還是比較明顯。
因?yàn)殡娮釉骷烁g以外更重要的是影響它的電器性能，我們要對(duì)它的電器性能進(jìn)行測(cè)試，包括電阻、電感有關(guān)的參數(shù)，從測(cè)試來(lái)看幾乎沒有什么影響。
對(duì)電阻環(huán)氧樹脂板表面電阻、體積電阻有較小的影響，但是影響在接受范圍內(nèi)，所以氣相防銹發(fā)散體對(duì)電路板不影響本身的性能。
小結(jié)一下，我們針對(duì)濕熱海洋環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室研制的鹽霧凈化處理和氣相防銹發(fā)散體兩種防護(hù)技術(shù)，從整體改善電器設(shè)備運(yùn)行的微環(huán)境，解決濕熱海洋環(huán)境電器設(shè)備腐蝕問(wèn)題具有良好的效果。
下面是一些建議，也是根據(jù)我們工作的一些體會(huì)，現(xiàn)在“一帶一路”也為我們帶來(lái)一些機(jī)會(huì)，也為我們帶來(lái)一些挑戰(zhàn)，因?yàn)?ldquo;一帶一路”的環(huán)境非常復(fù)雜，有海洋的、高原的、干熱沙漠的什么都有，這些對(duì)我們這個(gè)產(chǎn)品走出去有很大的挑戰(zhàn)，所以我們必須做相應(yīng)的前期工作。
對(duì)于海上風(fēng)電來(lái)說(shuō)同樣也有這個(gè)問(wèn)題，如何把風(fēng)險(xiǎn)前移，使它能夠在我們?cè)O(shè)計(jì)階段或者在策劃階段就把這個(gè)問(wèn)題解決，而不停留在后期的維護(hù)，進(jìn)一步降低成本，其實(shí)對(duì)風(fēng)電企業(yè)來(lái)說(shuō)也是非常重要的。
我們實(shí)驗(yàn)室因?yàn)檫@些年也是根據(jù)一些產(chǎn)業(yè)的需求，結(jié)合國(guó)家的戰(zhàn)略，我們?cè)谘鼐€也做了一些布局，包括沿途這些點(diǎn)我們都建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)開展一些實(shí)驗(yàn)，另外我們也積累了一些數(shù)據(jù)，有些在慢慢轉(zhuǎn)化為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有些為企業(yè)的設(shè)計(jì)提供資源支持。
因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜也比較大，我們也希望拋磚引玉跟大家一塊來(lái)探討，也是搭建這么一個(gè)平臺(tái)，跟大家一塊來(lái)解決這個(gè)行業(yè)存在的共性問(wèn)題出點(diǎn)力，謝謝大家！
（文章內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）
