海上風電場處于復雜的氣候環境。海洋大氣區高濕度、高鹽霧、長日照,浪花飛濺區干濕交替,水下區海水浸泡、生物附著等,腐蝕環境非常苛刻,給海上風電設備的運行帶來了巨大安全隱患。因此,對海上風電設備進行定期的防腐檢查便顯得尤為重要。
檢查依據
海上風電設備防腐檢查主要參照相關規范、標準,按照一定的防腐檢查計劃,定期完成相關檢查內容。包括:
a)設備健康情況檢查,設備防腐情況監控并形成防腐檢查臺賬、陰極保護電位檢測報告等;
b)對檢查所發現的問題進行分析、診斷、評估,區分偶然故障、系統故障,提出處理建議、措施,并進行消缺閉環,包括防腐涂層維護,犧牲陽極補焊加固,加強塔筒、機艙的嚴密性和防潮氣、鹽霧等措施。
目前國內一般依據NB/T 31006《海上風電場鋼結構防腐蝕技術標準》,GB/T 33630-2017《海上風電機組防腐規范》中的相關要求開展檢查。國際上主要參考以下機構頒布的相關標準規范:DNV?GL、IEC-61400(國際電工委員會)、ISO(國際標準化組織)、ABS(美國石油協會)、LR(英國勞氏船級社)、SSPC(美國防護涂料協會)、ABS(美國船級社)。
例如, DNV?GL頒布的DNV-OS-J101《海上風電機組結構設計》中第13章關于海上風電在役設備檢查、維護、監控的標準、規范要求的內容,風電機組運行期間檢查包括風電機組的定期檢查、水上部分結構及電氣系統的定期檢查、水下結構的定期檢查、海纜的定期檢查。檢查分普通肉眼檢查、嚴格肉眼檢查、無損檢測3個級別。普通肉眼檢查可借助望遠鏡完成,嚴格肉眼檢查為近距離檢查。同時DNVGL-RP-0416-2016《風力發電機組的腐蝕防護》也對海上風電機組的防腐系統檢查做了規定。
海上風電設備防腐檢查
01 水下結構及混凝土基礎防腐檢查
檢查周期不應超過五年,在設備安裝運行的前幾年,應適當增加檢測頻次。對象包括風電機組基礎(混凝土承臺、鋼管樁、導管架、單管樁)、海上升壓站、運維碼頭等所有水下結構及混凝土基礎。檢查內容包括船只撞擊導致的損壞、腐蝕生銹、所有可能導致基礎不穩情況的檢查及記錄。檢查對象不同,檢查主要內容也各有不同。具體如下:
基礎環與混凝土的交接處檢查是否存在間隙,密封帶、涂層有無破損;
密封完整情況包括暴露在外面的螺栓、螺栓孔、縫隙、灌漿料等,聚合物防腐膠泥密封、涂層完整情況檢查;
混凝土承臺的外表面、鋼管樁、導管架、爬梯、警示燈、海纜套管及法蘭油漆破、鼓泡、剝落、銹蝕、凹痕、變形海生物生長情況檢查;
基礎的包覆是否有螺栓松動撞擊損壞的情況,螺栓松動檢查應詳細檢查橫向、縱向法蘭上的螺栓有無松動,包覆破損檢查應詳細檢查單管樁基礎的包覆防腐A、B、C段有無破損,包括防護罩、法蘭、上端密封位置、底段支撐位置、與防撞柱的接口位置等;包覆上、下端的密封是否完好,包覆是否有被撞擊的痕跡,對撞痕位置無論是否破損都需詳細記錄位置,作為下次檢查的重點跟蹤對象。
(1) 撞擊損壞:檢查作為關鍵支撐結構的基礎有無因船只等外物撞擊,導致損壞、凹痕、鋼構變形或斷裂。
(2) 腐蝕生銹量檢查:在可疑的區域,可以使用試片作為測試樣品來檢測微生物影響的腐蝕,以監測腐蝕過程。內部水柱pH值的變化也可以指示相關細菌的生長。只有通過局部檢查才能獲得腐蝕過程影響和結構完整性的客觀證據,同時也可以通過遙控潛水器(ROV)或潛水員進行壁厚測量。
(3) 沖刷:對混凝土基礎、多管樁、單管樁基礎的沖刷情況檢查,包括對基礎本體、涂層、犧牲陽極塊的影響情況,從而制定出有效的防范方案。若發現異常,需及時拋石處理。
(4) 防腐系統(陽極、涂層等)。
(5) 海洋生長。
(6) 疲勞裂紋。
(7) 沖刷和沖刷防護。
檢查方法包括水下機器人目視檢查和焊縫無損檢測。
02 塔筒防腐檢查
海上風電機組塔筒主體采用鋼結構,暴露在海洋強鹽霧氣候中,并受振動產生應力。在日常防腐檢查或風電機組葉片清洗時若發現存在塔筒生銹情況,則需進行塔筒外壁詳細檢查,對機組塔筒外壁進行近距離檢查拍照,在確定防腐涂層維護的具體工作量時加入涂層維護,以確保設備安全。
主要檢查內容包括:
(1) 塔筒外壁涂層是否粉化、剝落;
(2) 塔筒焊縫是否存在銹蝕,密封膠是否老化失效;
(3) 確定涂層損壞程度、損壞面積、損壞位置所處高度,損壞位置塔筒本體是否存在生銹。
03 機組防腐檢查
機組防腐檢查間隔建議為一年2次 ,檢查后需進行必要的防腐維護。
檢查部位包括塔筒門及換氣系統、塔筒內壁、塔筒法蘭及高強螺栓、葉片、輪轂、偏航系統、變槳系統、齒輪箱及傳動鏈系統、發電機、變壓器、變頻器、起重設備和主機架等。
主要檢查內容包括:
(1) 塔筒及機艙的密封性,是否有效隔離海洋鹽霧及潮氣;
(2) 涂層、腐蝕、磨損、凹坑及變形檢查、疲勞斷裂檢查。
例如:
葉片檢查包括葉片運行中是否有異聲,是否有銹蝕、掉漆、裂縫,葉片螺栓是否銹蝕;
齒輪箱及傳動鏈系統檢查包括主軸承、聯軸器是否有裂縫、銹蝕,齒輪箱管接頭是否銹蝕;
電氣系統檢查包括變頻器、低壓開關柜、控制柜的電氣連接、電纜連接位置是否銹蝕、磨損、涂層是否完好;
變壓器及發電機檢查包括是否有銹蝕、掉漆,底座連接有無裂縫、銹蝕,隔離鹽霧措施是否完好,環境是否清潔、干燥;
偏航系統的制動系統檢查包括是否磨損、腐蝕;偏航、變槳系統齒圈和傳動齒輪是否銹蝕;
液壓剎車檢查包括剎車盤有無裂紋、異常磨損,剎車鉗是否銹蝕,液壓系統是否破損、變脆。
04 海上升壓平臺、陸上升壓平臺和海纜防腐檢查
(1) 海上升壓平臺防腐檢查:主要檢查海上升壓站下部導管架結構和上部平臺的防腐情況。
(2) 陸上升壓站防腐檢查、升壓站設備防腐涂層檢查:主要包括主變壓器(散熱片、冷卻風扇)本體、主變間隔內控制柜、支柱、電纜管等附件;生產樓頂的輸出架空線避雷固定樁;水泵房通往水箱頂部的鋼構梯子;無功補償等房間的鋼構窗沿等。
(3) 海纜防腐檢查。海纜檢查暫定為3年1次,但電纜管封堵檢查和維護暫定為1年1次。機組和變壓器之間的動力電纜,以及到海岸的動力電纜都需檢查,埋在地下部分的電纜除外。檢查內容包括海纜裸露、海纜管封堵、電纜套管的腐蝕情況等。
05 運維碼頭等生產輔助設備防腐檢查
運維碼頭防腐涂層的檢查主要包括碼頭鋼構通道、梯子浮筒等。若有涂層損壞或鋼結構生銹,需附上詳細照片,記入臺賬,并及時消缺、閉環。
防腐檢查工作方案
01 總 則
海上風電設備防腐檢查包括常規檢查、專項檢查、詳細檢查三類,如表1所示。
表1 防腐檢查項目

02 全壽命周期內防腐檢查表
風電設備進入240h試運前、工程移交生產、生產運行期間都需進行防腐檢查,側重點各有不同。
投運前主要強調工程垃圾的清理、涂層防腐是否有遺漏、防腐封堵是否完整、涂層損壞位置是否已經修補。
運行期間檢查主要看涂層是否損壞,鋼結構是否生銹,設備上是否有灰塵、潮濕、油污、海生物、污染物等。
(1) 風電機組進入240h試運行前的防腐檢查
防腐檢查表(風電機組進入240h試運行前)見表2~5。
表2 基礎檢查(單管樁、多管樁)

表3 塔筒檢查

表4 機艙(內、外)檢查

表5 葉片、輪轂檢查

(2) 工程移交生產防腐檢查
防腐檢查表(風電機組工程移交生產前)見表6~9。
表6 基礎檢查(單管樁、多管樁)

表7 塔筒檢查

表8 機艙(內、外檢查)

表9 葉片、輪轂檢查

(3)生產運行防腐檢查
生產運行防腐檢查表見表10~14。
表10 基礎檢查

表11 塔筒檢查

表12 葉片檢查

表13 機艙檢查

表14 基礎包覆防腐檢查表

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