来源：荣格  发布时间：2011-11-11

风能的应用是可再生能源绿色革命的支柱。风机装配之后预计有20多年的使用寿命。尽管维护需求较少，风机叶片不需要太多的关注，但风机其他部件需要时常进行检查。运行和维护是风机叶片生命周期成本的重要因素，确保最大的利用率是成功的关键。

叶片损坏的原因
通过对风机叶片生命周期的回顾，可以很容易地发现损坏是发生在哪里的。大型复合材料结构离开工厂后，需要运送到它的最终目的地（经常是长距离的）。运输的方式会改变，而且还要经过港口、道路，有时还有城镇，冲击损坏的可能性非常大。而当达到现场，组装过程和将机舱吊装到塔架上的过程都可能会造成损坏。
在各种环境事件中，例如电击、下雨和风蚀作用也都可能会引起损坏。尽管这些环境损伤在规划阶段不是问题，但其他因素的存在，例如风的对流和风向的改变，却会在此阶段造成损坏。这些状况可能会对风机叶片的耐疲劳性能造成严重的影响，可能会导致过早的“磨损和裂纹”。
在讨论修复过程和修复材料之前，首先要好好看看维护不良带来的影响。叶片边缘最小的一点腐蚀都可能对叶片效率造成3-4%的性能影响，收益上的损失显而易见。
下一级别的损坏可能是由于水汽从层压板表皮结构中释放出来，造成腐蚀或者电击损坏。要想象这种损坏的结果并不困难，只要想一下冰箱里的冰块就行了。当温度下降时，冰冻水的体积会比液体状态大，从而在其周围物质上造成巨大的应力。这种应力在某种情况下可能会使叶片边缘开裂或者使承重叶梁断开。
这些故障不被修复，就会增加转子叶片机组失衡、机舱应力和轴承的额外磨损。这还有可能会降低叶片硬度，增加因风塔撞击而造成严重故障的风险。

叶片修复
从目前的叶片修复材料来看，可以发现这些系统是很耗费时间的，而且是针对原始叶片材料结构的（聚酯只能用来修复聚酯叶片），而且其目前的使用气候窗较窄（15℃以上）。通常，聚酯之中的苯乙烯和在15℃以下固化的乙烯基酯湿法层压树脂与乙烯基酯或聚酯树脂的聚合更倾向于均聚，而不是共聚。这可能会导致树脂永远处于固化不足的状态，即便之后进行加热。环氧树脂在低温和高湿度情况下容易产生二次产物。这同样可能会造成树脂永久性固化不足和层间粘合问题。
使用绳索或平台修复风机叶片时，这些树脂很难涂覆，特别是高风速和低温情况下。因此，风机叶片通常得不到定期的维护，使它们在最高效率下工作；或者就被放在那里等待修复，从而降低了能效，而这一点是风场运营者可以改变的。
另一个问题是，湿的树脂达不到最终数据表上的力学和耐热性能，除非进行过正确的加热后固化。这一点通常会由于层压板难以稳定受热或者急于让风机运转而被忽略。这是满足德国劳氏船级社（GL）对使用了湿法层压修复方法后的材料性能要求的关键步骤。这一标准对于许多风机制造商来说都是必须满足的，而且越来越受到那些支持售后保质期的内陆公司的推崇。

新的修复系统
基于这一目的，固瑞特公司（Gurit）开发并推出了一种名为RENUVOTM的修复系统。根据复合材料层压板的厚度，在高强度紫外光下固化60-180秒就可以使这些材料完全固化达到数据表上的值。RENUVO材料是专门配制的，在低至5℃、高湿度的环境下都表现出了优异的可处理性、粘结性能和固化性能，扩展了当前的修复之路。它是低温操作和快速紫外固化系统的结合，后者是RENUVO 获得GL认证的突破性因素。
除了对于高低温以及高低湿度的耐受性，RENUVO产品在修复程序中还具有许多优势。
由于紫外固化系统的固有性质，完整和快速的固化无需加热或长时间的等待。快速的固化时间能让风机比采用传统的“湿法修复”更快地恢复到运行状态，而且由于层压板完全达到了性能要求，操作者是很安全的。

RENUVO产品
RENUVO系统包括两种材料和一个紫外灯系统，受益于对工艺的熟悉和固瑞特复合材料加工技术团队的支持。
第一种材料是RENUVO多用途系统（MPS）这是一种单组份快速紫外固化树脂，分为冬用和夏用等级，在整个温度范围内，都具有一致的产品粘度。它用即用型310毫升桶包装，正好够一个标准的施胶枪使用。
夏用等级的材料可以在15-30℃下使用，冬用等级材料可以在5-18℃下使用。
RENUVO MPS树脂在所建议的工作温度范围内表现出较一致的粘度是固瑞特采取的另一项举措，以在应用过程中建立额外的自信。操作者可以估计修复工作的可操作性，以确保良好的质量。RENUVO MPS有三大主要用途：
◆ 预浸材料上的低粘度涂层，可以使其与修复基材很好地浸润和粘结，但在推荐的使用温度下可以抵抗3毫米的垂降；
◆ 用于填充基材孔洞、气泡和凹陷的填料，固化快速，易于打磨；
◆ 在涂覆面漆之前的一种牺牲性表层。
采用高功率RENUVO灯，10毫米的厚度可以在180秒内固化。较薄的部位（通常为3毫米）可以在60-90秒内固化。
第二种RENUVO产品是纤维增强预浸料（RENUVO PP），具有高性能的基体树脂和出众的层压性能。结构修复的一种方法是，将预浸料层切割成合适的形状，然后通过预固结来提供一个包含了所需纤维重量、方向以及几何形状的修补补丁。一层薄薄的MPS树脂涂布在预浸料上，确保足够的浸润，与基材粘结。此外，RENUVO PP也可以用于单层进行修复，而薄层RENUVO MPS涂覆在预浸料层之间。
不像湿法系统，预浸料补丁在修复过程中易于定位，而且在与修复区域匹配时不会破坏纤维的排列。然后每个补丁采用高强度紫外光源快速固化，获得一致的性能，这比湿法层压获得的性能更高。

紫外技术
在RENUVO系统的开发过程中，固瑞特利用动态力学分析设备，研究了各种紫外光源下获得的力学和热学性能。研究人员发现，通常用来进行油墨和涂料紫外固化的水银蒸汽或金属卤化物灯，并不适合修复系统，然后固瑞特考虑使用最新的LED固化技术。由于还没有合适的系统，固瑞特就与灯具制造商合作开发了一种高强度的RENUVO LED UV灯，并提出了一种适用于现场修复的IP54级别修复系统。

LED系统的优势是，它不像传统的水银蒸汽灯技术，而是可以在不受损或不降低光强的情况下自由开关。
叶片修复的行业本质在固化技术的选择上也起着重大作用。由于恶劣的环境条件和运输需求，水银蒸汽系统太容易破碎，在运行中出现故障的风险太大了。
采用LED系统，一个250毫米×50毫米大小的面积可以在180秒内固化。这一设备通过USB接口起作用，防止了固化周期中的错误，实现了现场应用的单按钮操作。特殊情况下，如果一个较薄的层压板需要修复，该系统可以重新编程进行更快的固化。
高强度紫外灯系统是结构预浸料所需要的，而低功率射灯可用于MPS粘结系统的小面积修复。

 

测试
为了了解修复补丁与三类用于制造叶片的树脂系统之间的粘合性，研究人员利用双头剪切和断裂韧性测试法，在不同的温度和湿度下进行了测试。样品还被浸入水中，以观察水是否会进入并破坏粘结层，以评估补丁的耐受性。市场的认可是RENUVO应用的重要一步。用一种材料解决方案解决所有叶片结构的问题，对于那些必须携带多种危险原材料进行现场修复的公司来说是极其重要的一大优势。

经过在固瑞特原型制造中心的过程测试和改进，固瑞特认为，应该协助现场操作人员让灯头固化更大的修复面积，而不要留下照射不足的部位。RENUVO紫外灯系统现在带有一个指示设备，该设备由一套皮带和定位器组成，它们首先与叶片相连，与灯源处理系统是相匹配的，因此，使灯可以照射更大范围的修复面。
设备的位置首先通过一个在实验室固化好的切片面板进行了测试，以便找出一个可以在一块大得无法一次固化的面板上允许位置公差和一致性能的位置。借助在实验室和原型中心完成的大量过程迭代和产品改进，固瑞特将测试移到了现场。

速度和稳定性
测试人员完好无损地收到了产品，终端用户也受益于使用的速度和稳定性。依靠绳索进行修复的人员对于系统能够这么干净而非常高兴，在检修时带着RENUVO就可以修复较小的缺陷了。

固瑞特还为操作和维护市场开放一天的车间。这些开放性活动为操作人员提供RENUVO MPS和RENUVO PP材料以及RENUVO灯光技术，令他们在可控和受监督的环境下进行修复工作，建立起他们对产品的信心。这对固瑞特也是一种学习，可以看到行业内的多种修复方式和技术，为将来的工作提供必要的反馈。
在较冷的冬季，RENUVO叶片修复系统可以让风能行业继续制定修复计划，快速应对突发事故，而在以前的这种情况下，风机在冬季剩下的时间里只能停机等待修复