為什麼說風電葉片前緣是庫里的腳踝？
如果把風電比作NBA球員，那麼風電葉片就是球員的雙腳，球員最容易受傷的部位就是腳踝，同樣，風電葉片前緣也是最容易受到腐蝕的部位，庫里職業生涯至今，腳踝已經扭傷過14次！腳踝受傷可能面臨賽季報銷的危險，同樣，腐蝕嚴重的葉片，也有風電站停機的風險。
庫里運球突破的時候，其實他的腳踝是在做以大腿根為圓點的圓周運動，這個時候腳踝的線速度相比於腿的其他部位，是最大的，因此也就承載了最大的負重，同理，風電站在運行的時候，葉片前緣也是在做圓周運動，而且由於葉片長度（一般有70-100米）要比庫里的腿長得多，這個時候的線速度是非常大的，差不多是我們現在高鐵的運行速度，330km/h，大概是90米/秒，這個速度是非常可怕的。
而且，現在NBA都是室內球館，中央空調，鎂光燈，條件那是賊好的。但是風電葉片的服役環境卻相當的惡劣，風吹日晒雨淋，海上的風電站還要經受鹽霧腐蝕，可以說是相當難受了。
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講真，葉片前緣腐蝕的原因是什麼？
作為一個生物醫學、新材料、體育三界的「跨界選手」，必須要認真理一理這事兒的前因後果。
一般來講，根據裝機位置和機組設計的不同，環境因素對葉片前緣的腐蝕影響差別是很大的。但是，主要因素可以概括為兩個方面：1、環境中粒子的侵蝕：雨滴、雪粒、冰雹、海浪、鹽霧、灰塵、高空飛蟲及生物等；2、太陽光紫外輻射及濕氣造成的老化。其中，第一個方面是前緣腐蝕的主要因素。
而在環境中粒子的侵蝕中，雨滴是最主要因素，在降雨量較多的風場，由雨蝕造成的葉片前緣腐蝕非常嚴重，所以行業比較認可的「雨蝕試驗」也是模擬雨滴的侵蝕，這個文末會講到。
前面我們知道，葉片前緣的速度達到了90米/秒，在這樣的速度下，雨滴就像子彈一樣擊中塗層，造成防護層破壞，然後雨水像高壓清洗機一樣將剩餘的破壞塗層沖走（有點類似高壓水射流），最壞的情況就是塗層破壞，葉片的基體結構暴露在外，然後損傷擊穿。如果遇到冰雹這樣的極端惡劣天氣，對前緣的破壞更恐怖。
接著說海上風電，除了鹽霧、紫外線輻射、雨滴等腐蝕因素外，海浪衝擊也是一大威脅。海浪衝擊與雨滴沖刷類似，但是有一點區別，海浪相比雨滴的瞬間流量更高，屬於高流量的間歇瞬間衝擊，它受到的這個載荷是非常大的，一般的塗層會被直接破壞，早晨前緣基材的「受傷」。
基於三點：
1、同樣的圓周運動；
2、同樣的承受大載荷；
3、同樣的容易受傷。
所以把風電葉片前緣比作庫里的腳踝，比較容易理解，也方便大家記憶。 ?
02
如何像保護腳踝一樣保護葉片前緣？
如何儘可能避免腳踝受傷，主要兩個方面：1、增加肌肉力量；2、選用合適的運動裝備。
那麼脆弱的葉片前緣怎麼防護呢？
也是兩個方面：1、塗層；2、貼保護膜。
單純的葉片塗層一般在運行一至兩年後就在葉片前緣出現損傷。目前，葉片的前緣防護普遍採用貼前緣保護膜方法，同時各大葉片及其原材料供應商也在積極開發高性能的前緣保護塗層。
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那麼，貼膜技術哪家強？
毫無疑問是3M，沒錯，風電葉片前緣的保護膜，市場上也是3M在提供。而且，針對不同的風電站要求，他們開發了一系列的保護膜產品，標準產品代號為W8607，它是一種背面塗覆了高耐候丙烯酸壓敏膠的透明聚氨酯薄膜（名字太長了，其實就是一面塗了膠水的聚氨酯薄膜），具有500%的斷裂伸長率，超市購物塑料袋的斷裂伸長率是200%左右。
保護膜對施工工藝要求賊苛刻，貼膜前需要使用細砂紙打磨、清潔，工作量很大，哪怕是極微小氣泡，也是不允許的。
另外，保護膜的運輸和保存也很費勁。在運輸和吊裝過程中很容易損傷，葉片運行過程中經常出現起泡、邊緣捲起、葉尖處保護膜風化移位等現象，一般保護膜的服役壽命4~5年，後期的更換成本更高。
說了這麼多，大家也都了解了。其實保護膜就是基於塗層基礎上的二次防護，費時費力，而且後期維護成本大，那麼有沒有一種給力的塗層，可以一次性解決問題呢？
答案是可能還沒有，要不然3M還搞保護膜幹嘛。但是，塗層新產品的研發還是有很多企業在做，有些產品也已經在試用。
另外還有一家，是英國的Blade Dynamics公司，現已被GE收購，成為GE新能源部門的一部分。而其BladeSkyn專利技術也被GE收入囊中。該技術採用基於熱塑性納米技術的含氟聚合物薄膜，其厚度為130μm。這種材料具有很低的反射率，具有優異的防污性能，耐雨蝕、防冰、耐紫外、耐化學品和溶劑特性，防護性能遠高於傳統的油漆和膠衣。該薄膜可以很好地粘附在輕輕打磨過的玻璃/環氧樹脂複合材料表面，施工便利，能承受的溫度範圍為40～80℃，目標是實現葉片前緣20年免維護。
04
所以，都有哪些機構在開發前緣防護塗層呢？
3M：沒錯，還是我3M
2013年5月，3M推出了一種前所未有的前緣防護塗料——高性能雙組分聚氨酯保護漆W4600。防護性能要比他們家的保護膜還厲害，而且施工工藝方面跟普通油漆一樣。但是，W4600太嬌氣，試用的溫濕度範圍很窄，而且只適用於新葉片的製造，風場葉片維護的活，它幹不了。
2015年，3M又推出了W4600的加強版W4601，官方的說明是該產品克服了第一代前緣保護漆的可操作時間短、溫濕度施工範圍窄、只適用於新葉片製造等方面的局限性。但是，目前從3M官方網站還搜查不到任何關於前緣塗層的產品信息。
風電葉片巨頭艾爾姆：玩塗層，我也可以的！
埃爾姆的葉片工廠
艾爾姆是世界最大風電葉片製造商，位於風車王國——荷蘭。早在2013年之前，他們就推出了全新的葉片前緣防護塗層——LM ProBlade Collision Barrier（塗層體系包括底漆和無溶劑的雙組分高彈性脂肪族聚氨酯面漆），聲稱與現有塗層相比，該塗層可以提高前緣抗腐蝕性能20倍以上，並拿自家葉片做了試驗，讓這一結果更有了說服力。據悉，2013年第二季度，艾爾姆已經開始批量生產該塗料，並用到自家生產的葉片上。
麥加塗料：前緣防護整體解決方案捨我其誰，有不服的嗎？
2008年，麥加塗料就在中國推出其葉片前緣防護產品。主打產品是聚氨酯前緣保護膠衣，比3M保護膜的牛逼之處在於，麥加的膠衣既可以用於新造葉片，也可以用於受損葉片的二次維護，施工特別簡單，只需要將產品掛塗到受損部位，並不需要塗任何面漆，施工後3小時就可以正常運行。
阿科瑪：KYNAR塗料玩了三十年，我們在和高校合作開發前緣防護塗料
2015年，阿科瑪推出了水性的熱塑性和熱固性KYNAＲ塗料，該塗料在室溫下固化，可應用於各種複合材料。該公司與北達卡他州立大學的研究人員合作，將該水性熱固性塗料應用於典型的玻璃纖維/環氧樹脂層合板上，正在評估該塗料作為葉片前緣耐候性油漆的防護性能。公司已進行的研究表明該混合樹脂塗層相比目前許多商用的聚氨酯塗料具有優異的耐長期侵蝕和防冰特性。
但是，截止到目前，阿科瑪官網還沒看到這款塗料現身。
巴斯夫：我是化工屆的老師傅，前緣防護塗料的初學者
2016年，巴斯夫推出先進塗層體系解決方案RELEST?Wind LEP S.，並通過丹麥檢測機構的雨蝕試驗。測試結果表明，在衝擊速度高達160m/s的測試條件下，雨水也不會對塗層造成實質性破壞，因此具有優異的抗雨水侵蝕性能，此外，該塗層體系耐久性好、耐UV性強。該塗層對新造葉片適應性良好，可直接對葉片進行塗裝，但是在二次修復方面，表現不盡人意。
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除了材料和技術，評測方法也不盡如人意
說了這麼多，其實大家也都看明白了，前緣防護遠比腳踝問題難解決的多，一方面是材料和工藝的問題，另一方面行業標準的測試和評估方法現在來看，是空白的，至少在基本的耐久性測試方面的標準測試方法，是沒有的。
目前，行業內比較認可的方法是雨蝕試驗。
所謂雨蝕試驗就是在實驗室模擬高速雨水的沖刷，可以較為準確的評估材料的防護壽命。目前，實現這種模擬測試的裝置有兩種，一種是高壓水射流，一種是「直升機「試驗站」。
Basf擁有雨蝕測試的「直升機」試驗台，在這個測試裝置中，通過雨滴衝擊高速旋轉的玻璃鋼樣品進行測試，塗漆的玻璃鋼樣品轉速可高達500km/h，接受雨滴的衝擊。
另外，德國馬格德堡的塗料機構( InstitutfürLacke und arben，ILF)採用的則是高壓水射流的測試方法。
以上兩種方法都提供了對實際情況相當準確的模擬，可以快速的得到材料的耐久性測試結果。
德國的弗勞恩霍夫風能和能源系統技術研究所(Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology，IWES)擁有一台升級的雨蝕測試用的「直升機」試驗站，該「直升機」試驗站，雨滴的大小可以選擇，可以採用全空氣空調系統調節溫度，甚至連雨水中的鹽含量也可以調整。
美國和英國也有雨蝕測試的機構，但塗料製造商通常都到丹麥PolyTech A/S機構進行測試，丹麥專家提供了目前行業內唯一認可的的雨蝕測試標準。據悉，在該機構測試的典型耐腐蝕防護塗層最長只耐2h雨蝕，可以說標準相當高，而Basf、LM、3M以及麥加新開發的前緣高性能保護塗層的耐雨蝕時間均達到了18h。
匹克都已經讓NBA球員穿上國產球鞋了，
咱們的塗料企業啥時候能讓葉片前緣刷上中國塗料？
我們大家都很期待！
