[發(fā)明專利]一種防除風(fēng)機(jī)葉片覆冰的基于PTFE膜制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011221352.1
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112659599B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向欣;劉建平;吳建華;孫志禹;朱亞偉;李文偉;趙方亮;吳弘;趙景鑫;龐博;吳建平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團(tuán)有限公司;中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司;南京浩暉高科技有限公司
• 主分類號: B29D7/01
• 分類號: B29D7/01;B29C63/02;B29C63/04;B29C63/48;C08L27/18;C08L83/07;C08J5/18;C09K3/18;B29L31/08
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 談倩;任立

本發(fā)明公開了一種防除風(fēng)機(jī)葉片覆冰的基于PTFE膜制備方法及應(yīng)用，涉及高分子復(fù)材技術(shù)領(lǐng)域，包括采用共混、預(yù)壓、推壓的單體聚合方法，將膜制備成具有聚合單體的PTFE棒材；熱壓延融合聚合方法，使PTFE棒材在熱壓延過程中，在膜裂產(chǎn)生層狀剝離的纖維織物狀結(jié)構(gòu)下，將膜制成具有微孔隙和納米級和微米級尺寸的凹凸幾何狀超微結(jié)構(gòu)形貌的基于PTFE同均質(zhì)膜；基于PTFE同均質(zhì)膜在投運(yùn)中的大型風(fēng)機(jī)葉片上應(yīng)用。適用于各種類型風(fēng)電機(jī)組防除葉片冬季表面結(jié)冰，解決了僅依靠PTFE單一的低表面張力的高潤滑性能，難以達(dá)到大型風(fēng)機(jī)葉片防除冬季表面結(jié)冰的效果問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子復(fù)材技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防除風(fēng)機(jī)葉片覆冰的基于PTFE膜制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國是全球風(fēng)力發(fā)電發(fā)展速度最快、裝機(jī)容量最大的國家，然而也是風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰地域最廣、由結(jié)冰導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組停機(jī)事件頻發(fā)最多的國家之一。通過對風(fēng)機(jī)葉片冬季結(jié)冰風(fēng)電場的調(diào)研和部分風(fēng)電場提供的葉片冬季結(jié)冰損失發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的分析，安裝在我國高海拔、山區(qū)和低溫、冰凍等地區(qū)的風(fēng)電機(jī)組受氣候影響，每到冬季葉片都發(fā)生不同程度結(jié)冰，而處在海拔高程1000～1800m的高海拔山區(qū)、林區(qū)的風(fēng)機(jī)葉片冬季結(jié)冰情況更是嚴(yán)重。特別是地處湘、鄂、兩廣、贛、浙、皖地區(qū)、云貴高原、內(nèi)蒙古、冀北山區(qū)、晉西北等地區(qū)的葉片，較之地處北疆、東北地區(qū)風(fēng)電場的葉片，無論是結(jié)冰時間還是結(jié)冰程度都更為嚴(yán)重，葉片結(jié)冰的機(jī)組容量占我國累計總裝機(jī)容量的27％左右。冬季恰恰是風(fēng)資源較為豐富的時機(jī)，這些結(jié)冰程度相對嚴(yán)重的地區(qū)，又基本上不存在風(fēng)電本地消納的壓力問題。因此，因葉片結(jié)冰導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組工作異常和風(fēng)機(jī)輸出功率無法達(dá)到保證功率被迫停機(jī)而損失的電費收益十分驚人，甚至發(fā)生了因結(jié)冰而導(dǎo)致葉片斷裂事件。

葉片表面結(jié)冰和防除冰技術(shù)方法與效能的不足，除了對風(fēng)電電費收益產(chǎn)生直接影響外，還會構(gòu)成分擔(dān)機(jī)組運(yùn)行的安全風(fēng)險，所以，風(fēng)機(jī)葉片冬季防除結(jié)冰是風(fēng)電行業(yè)世界范圍內(nèi)的重要課題。

風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)電機(jī)組的重要部件，葉片結(jié)冰會造成冬季風(fēng)機(jī)停機(jī)事件頻發(fā)，損失大量發(fā)電量及其電費收益；引起葉片氣動性能發(fā)生變化，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)功率損失；冰載會影響機(jī)組載荷，冰載荷分布不均造成機(jī)組功率下降；破壞葉片翼型流線，不平衡冰載會導(dǎo)致葉片的耐疲勞性降低；結(jié)冰截面厚度差異會改變?nèi)~片原有翼型，影響機(jī)組使用壽命；增加葉片表面粗糙度，嚴(yán)重影響葉片翼型氣動性能；嚴(yán)重結(jié)冰造成葉片斷裂，構(gòu)成機(jī)組安全運(yùn)行風(fēng)險；結(jié)冰狀態(tài)下機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行會導(dǎo)致機(jī)組脫網(wǎng)，影響電網(wǎng)安全；結(jié)冰在自然溫度下或融化時從葉片上脫離時，轉(zhuǎn)動中的葉片隨時都會把冰塊拋出百米以上距離，給風(fēng)電機(jī)組周邊人民生命財產(chǎn)帶來安全隱患。

國內(nèi)外防除冰技術(shù)方法有很多種，整體上有被動防除冰技術(shù)方法措施（如機(jī)械除冰、液體防除冰、涂層防除冰等）和主動除冰技術(shù)方法措施（熱氣除冰、微波除冰、電熱除冰、超聲波除冰等）兩大類。如金風(fēng)科技開發(fā)了一種電熱除冰技術(shù)，在葉片涂層內(nèi)埋設(shè)碳纖維電熱膜或電阻絲等加熱元件組成金屬加熱網(wǎng)，在葉片輪轂內(nèi)增設(shè)除冰加熱柜和測控柜、電源、過熱保護(hù)轉(zhuǎn)換器等組成電熱防除冰系統(tǒng)，通過電加熱溫度達(dá)到融化葉片表面結(jié)冰和葉片表面防結(jié)冰的作用。運(yùn)達(dá)風(fēng)電開發(fā)了一種安裝在風(fēng)機(jī)葉片輪轂內(nèi)的電加熱熱風(fēng)裝置，在葉片空腔內(nèi)布置熱氣通氣管道，使熱氣在通氣管道內(nèi)形成循環(huán)，通過往葉片空腔內(nèi)輸入熱氣，熱氣通過葉片殼體將熱量傳遞到葉片外表面，使葉片具有一定溫度，在熱氣作用下使葉片間接加熱，阻止過冷水滴的凍結(jié)，達(dá)到防除冰目的。武漢疏能將SiO₂制備成微-納結(jié)構(gòu)的具有低表面能物質(zhì)和修飾表面粗糙結(jié)構(gòu)的，能夠形成主動抵御因凍雨冰雪災(zāi)害天氣的仿荷葉表面能的多級、多孔、多層仿生防結(jié)冰涂層，用于風(fēng)機(jī)葉片和高壓電網(wǎng)在高濕環(huán)境下的疏水、不結(jié)冰或減少結(jié)冰量。

上述幾種技術(shù)方法是目前國內(nèi)外眾多風(fēng)機(jī)葉片防除冰技術(shù)方法措施中的典型代表，但經(jīng)實踐表明都存在達(dá)不到理想防除結(jié)冰效果的問題，有些甚至還會對風(fēng)電機(jī)組及其葉片構(gòu)成安全隱患。