段林峰 邱小云

（南京科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210048）

0 引言

能源緊張是全球化的問題，國外很多年以前就開始開發(fā)風(fēng)能等可再生能源，21世紀(jì)以來，隨著對能源安全及環(huán)境的考慮，很多國家都出臺了對風(fēng)能開發(fā)應(yīng)用的支持政策。2006年我國施行《中華人民共和國可再生能源法》，對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予大力扶持。這十余年來，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。海上風(fēng)能資源豐富，國外從上世紀(jì)九十年代就開發(fā)應(yīng)用了海上風(fēng)電，我國大陸擁有18000km的海岸線，具有豐富的海上風(fēng)能資源，我國海上風(fēng)電比歐美國家晚起步20年余年，但發(fā)展很快，裝機(jī)規(guī)模連續(xù)5年快速增長，已躍居全球第三。我國《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，到2020年海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到500萬kw，開工建設(shè)1000萬kw，由此可見，開發(fā)海上風(fēng)電有著寬廣的前景。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)多應(yīng)用于環(huán)境惡劣的區(qū)域（如海邊、海中、沙漠、高山等），對防護(hù)涂裝等級和防腐年限有極高的要求。海上風(fēng)電由于其所處環(huán)境的強(qiáng)腐蝕性，對防腐等級更是要高于內(nèi)陸風(fēng)電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中起支撐作用。一套風(fēng)塔因其經(jīng)濟(jì)價值非常高，塔筒重量體積都很大，通常都是百米左右的高度，安裝后不易維修，所以在風(fēng)塔制造時涂層體系為終身防護(hù)體系，要求十分嚴(yán)格。一般都采用使用年限達(dá)到至少15年以上的防腐涂料配套體系。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒外表面防腐體系

通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的防腐要求對風(fēng)電場所處的環(huán)境不同而有所不同，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于海洋環(huán)境，遭受海水和海洋大氣的腐蝕，要比內(nèi)陸環(huán)境下腐蝕嚴(yán)重的多，因此一般來說，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的防腐要求比內(nèi)陸環(huán)境下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)防腐要求更高。內(nèi)陸環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒外表面通常采用富鋅涂涂料為底漆，環(huán)氧涂料為中間漆，聚氨酯涂料為面漆。而海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于所處環(huán)境更加惡劣，為保證長效防腐，一般采用全噴鋅或鋅鋁合金作為底層涂層，這樣可以取得比富鋅涂料作為底層的體系更好的防腐效果。

表1為常見的內(nèi)陸環(huán)境下防腐體系，表2為常見的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的防腐體系。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒全噴鋅現(xiàn)狀

一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒通常由四到五節(jié)塔節(jié)組成，每節(jié)外表面積一般在200～300m2（含法蘭端面）。目前，多數(shù)塔筒制造企業(yè)在對塔筒外表面全噴鋅的操作基本都是使用電弧噴涂機(jī)人工作業(yè)，由于工人噴鋅作業(yè)需要穿著笨重的防護(hù)服，戴防毒面具，操作不便，勞動強(qiáng)度大。

ISO2063的要求，噴砂后需要在4h內(nèi)完成噴鋅作業(yè)，按照每人每臺設(shè)備噴涂效率約為15m2/h。這樣一個塔節(jié)需要4～5臺設(shè)備同時作業(yè)才能在規(guī)定時間內(nèi)完成噴鋅，工人在全防護(hù)的狀態(tài)下連續(xù)工作4小時，很難堅(jiān)持，而且人工作業(yè)對噴涂參數(shù)的控制（如噴槍距離工件的距離，噴槍和工件的噴射角度等）有很大的隨意性，加上人工噴涂對噴涂層厚度的均勻性很難掌握，這樣對噴涂的質(zhì)量有很大的影響。因此如果可以固定噴槍和塔筒之間的距離及角度并讓噴涂機(jī)自行運(yùn)作，這樣不僅可以大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，也能極大的提高噴涂質(zhì)量。塔筒防腐作業(yè)時，塔筒是架在滾輪架上，可以以一定的速度勻速轉(zhuǎn)動，這就給開發(fā)自動噴涂機(jī)提供了一些便利條件。

針對上述情況，我們研究開發(fā)了塔筒自動噴涂裝置。

表1 常見的內(nèi)陸環(huán)境下防腐體系

表2 常見的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒外表面防腐體系

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架全噴鋅的自動化

3.1 塔筒自動噴涂裝置由以下部分構(gòu)成

移動平臺：包括轉(zhuǎn)動輪、承載平臺、調(diào)整支架、角度調(diào)整塊，其中調(diào)整支架可調(diào)節(jié)與水平面的角度，并由角度調(diào)整塊的鎖定孔鎖定。

電弧噴涂機(jī)（包括電弧噴槍，電源，送絲機(jī)等），電源安裝在承載平臺上，送絲機(jī)安裝在調(diào)整支架上，噴槍安裝在直線移動裝置上。

直線移動裝置，可以進(jìn)行高速往復(fù)直線運(yùn)動，固定在調(diào)整支架的端面，噴槍固定在直線移動裝置上，啟動直線移動裝置，可以帶噴槍做勻速直線往復(fù)運(yùn)動。

控制箱，用于噴涂機(jī)電源參數(shù)調(diào)節(jié)，送絲機(jī)送絲速度，進(jìn)退絲，直線移動裝置的啟動等均通過控制箱調(diào)節(jié)。如圖1所示。

圖1 塔筒自動噴涂裝置

3.2 塔筒自動噴涂裝置的工作原理

將噴涂裝置移動到塔筒前，調(diào)整調(diào)節(jié)支架通過角度調(diào)整塊，使噴槍與塔筒外表面垂直，并使噴槍與塔筒之間距離保持在150～200mm，固定移動 平臺。

按工藝要求噴涂的厚度，結(jié)合塔筒轉(zhuǎn)動的速度，調(diào)節(jié)直線機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動速度及滾輪架運(yùn)行速度，可以達(dá)到在確定的寬度范圍內(nèi)，一次噴涂到設(shè)計(jì)厚度。

轉(zhuǎn)動塔筒，塔筒通過滾輪架做勻速圓周運(yùn)動，啟動噴槍和直線移動裝置，即可自動進(jìn)行噴涂，直至塔筒轉(zhuǎn)動一圈，停止噴涂。把裝置移動至下一個工位。下一個工位起噴點(diǎn)，與前一個工位結(jié)束點(diǎn)，重疊50mm。

3.3 塔筒自動噴涂裝置的特點(diǎn)

采用塔筒自動噴涂裝置，由于噴槍角度和距離可以方便的調(diào)整，所以對不同規(guī)格的塔筒均可以調(diào)節(jié)到所需的角度和距離，提高的塔筒噴涂裝置的適用性。

采用塔筒自動噴涂裝置噴涂效率可達(dá)25～30m2/h，200～300m2的塔筒，用三臺裝置可在四小時內(nèi)完成噴涂，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。熟練的工人，一個人可同時操作兩三臺設(shè)備，不僅工人的勞動強(qiáng)度大大降低，也節(jié)省了大量的人工。

采用塔筒自動噴涂裝置，在噴涂過程中始終保持噴槍與塔筒的距離和角度，同時噴槍的移動速度基本均勻，使得噴涂層的質(zhì)量遠(yuǎn)高于人工噴涂。

塔筒自動噴涂裝置還具有操作簡單，移動靈活的特點(diǎn)。

塔筒自動噴涂裝置采用了抗斷弧技術(shù)的噴涂機(jī)可以使自動噴涂過程中不會因?yàn)榻?jīng)常斷弧而導(dǎo)致停機(jī)，基本保證噴涂的連續(xù)性，這樣才有自動化的 意義。

3.4 塔筒自動噴涂裝置的應(yīng)用

2016年塔筒自動噴涂裝置開始試用經(jīng)過兩年的使用，取得很好的使用效果，不僅保證了噴涂質(zhì)量，還提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省大量人工，降低了金屬絲材消耗。

2018年重山風(fēng)力越南有限公司（CS WIND VIETNAM CO., LTD.）及國內(nèi)知名風(fēng)塔制造商均開始使用塔筒自動噴涂裝置，用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒外壁的全噴鋅作業(yè)，取得了很好的使用效果。

圖2 塔筒自動噴涂裝置工作示意圖

4 結(jié)語

塔筒自動噴涂裝置結(jié)構(gòu)按單元模塊構(gòu)成，易維護(hù)，操作簡單，工人經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可熟練操作，不需要專業(yè)的噴鋅技術(shù)工?，F(xiàn)在海洋風(fēng)電發(fā)展迅速，每年都需要大量的海上風(fēng)電塔筒，海上風(fēng)電塔筒一般都要求進(jìn)行全噴鋅處理，以保證一定的使用年限，而該裝置的開發(fā)，對于完成塔筒外壁噴鋅，具有重要的意義。