文章推荐｜向春德等：隔热防结露涂层性能研究

隔热防结露涂层性能研究 

向春德¹，刘健俊¹，彭晓峰¹，徐　杨¹，郑小康¹，肖　娜¹，王销彬^*2,3

（1.东方电气集团东方电机有限公司，四川德阳　618000；2.西安交通大学航天航空学院，复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室，西安　710049；3.比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳　518118）

作者简介：向春德（1972–），男（汉族），四川遂宁人。正高级工程师，本科，主要从事水轮发电机及辅助设备研发。

*通信作者简介：王销彬（1995–），男（汉族），浙江绍兴人。工程师，博士，主要从事隔热涂料研发及其应用研究。

引用格式：向春德，刘健俊，彭晓峰，等．隔热防结露涂层性能研究［J］．中国涂料，2025，40（12）：31-38．

摘　要：设计并搭建了一套具有环境温度均匀分布特性且内置恒温水冷的多工位结露测试装备，制备了3种隔热防结露涂层，并测试了涂层的比热容、导热系数和燃烧等级，研究了涂层不同厚度下的防结露性能，修正了防止表面结露的保冷层厚度公式。研究结果为解决贯流式水轮发电机组在高温高湿环境中结露的难题提供了技术手段，创造了良好的经济效益。

关键词：涂层；防结露性能；隔热性能；燃烧等级

DOI：10.13531/j.cnki.china.coatings.2025.12.004

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0　前　言

　　贯流式水轮发电机组处于高温高湿环境中，与水接触的部件均为薄壁金属部件，运行过程容易出现灯泡头、进人筒等部位结露滴水积水问题，影响机组清洁度，降低绝缘性能^[1-2]。多年来，贯流机一直采用金属壁面喷涂防结露涂料的方法应对结露问题，该涂料在结露时吸收水分，在环境温湿度适宜时排出水汽，形成循环机制。但灯泡体内部相对密闭，空气环境不易改变，且防结露涂料的效果随时间逐渐减弱，结露问题已成为贯流机电站亟需解决的难题。

　　开展贯流发电机防结露技术的研究，以提高机组清洁度和避免电气部件绝缘性能下降，显得尤为重要^[3]。目前，贯流式水轮发电机组防结露的方式主要包括喷涂防腐防结露涂料、使用防结露自动控制装置、优化水轮机内部的水流通道和结构以及定期检查和维护等。

　　然而，这些方法在实际应用中均存在一定的局限性^[4-7]，例如：（1）防腐防结露涂料虽能有效防止腐蚀和降低结露风险，但涂布不均匀、易损伤老化等问题限制了其应用效果；（2）防结露自动控制装置虽能实时监测和调节机组内部环境，但高昂的运行成本和复杂的维护过程也增加了实际应用的难度^[8-10]；（3）优化水流通道和结构虽能提高机组效率和降低结露风险，但设计过程复杂、投资大等问题也制约了其推广；（4）定期检查和维护虽能及时发现和处理潜在故障，但高昂的人力、物力和财力成本也增加了电站的运营负担。鉴于防结露涂料已无法满足贯流式水轮发电机组的设计要求，优化防腐隔热涂层的材料体系成为了一种简单且成熟的方法^[11-14]。因此，本文致力于开展贯流发电机隔热防结露涂层与防结露性能实验验证技术的研究，通过设计并搭建了一套具有环境温度均匀分布特性且内置恒温水冷的多工位结露测试装备，制备了3种隔热防结露涂层，并测试了其比热容、导热系数和燃烧等级等物理性能。同时，本文还研究了涂层不同厚度下的防结露性能，并修正了防止表面结露的保冷层厚度公式。这些研究成果为解决贯流式水轮发电机组在高温高湿环境中的结露难题提供了有效的技术手段，并创造了显著的经济效益。

1　隔热防结露涂层制备与实验方案

1.1　涂层制备

1.2　实验方案

2　结果与讨论

2.1　隔热性能与燃烧等级对比

2.1.1　比热容

2.1.2　导热系数

2.1.3　燃烧等级

2.2　防结露性能对比

2.2.1　试样A-3

2.2.2　试样B-3

2.2.3　试样A-6

2.2.4　试样B-6

2.2.5　试样A-10

2.2.6　试样B-10

2.2.7　试样C-6

2.2.8　隔热涂层吸水情况

2.3　分析与讨论

3　保冷层厚度理论公式的修正

3.1　现有理论公式介绍

3.2　对防止表面凝露的保冷层厚度理论公式的修正

4　结　语

　　本文系统研究了3种隔热防结露涂层的物理性能、防结露性能与吸水特性，搭建了多工位结露测试装备并修正了防结露保冷层厚度公式，取得如下主要结论。

　　（1）在20 ℃时，涂层A、B、C的导热系数分别为0.138 W/（m·K）、0.064 W/（m·K）、0.031 W/（m·K）。在30 ℃时，涂层A、B、C的导热系数分别为0.146 W/（m·K）、0.069 W/（m·K）、0.033 W/（m·K）。

　　（2）涂层A、涂层B、涂层C均符合B1（B）级，燃烧性能等级均为GB 8624中的B1（B-s1, d0），且涂层B的燃烧性能优于涂层A优于涂层C。

　　（3）涂层A厚度3 mm、6 mm、10 mm均会出现结露现象，不可应用于实际工况。涂层B在厚度3 mm、6 mm时会出现结露现象，不可应用于实际工况。涂层B在厚度10 mm时未出现结露现象，可应用于实际工况。涂层C厚度6 mm试样的表面温度较高且稳定，未发现结露现象，可应用于实际工况。

　　（4）涂层A、B、C均存在吸水现象，相较而言，涂层A的吸水率＞涂层B的吸水率＞涂层C的吸水率，涂层A、B和C的平均吸水率分别为29.96%、21.97%和7%。

　　（5）防止表面凝露的保冷层厚度理论公式可增加系数β以修正计算准确性。

　　（6）贯流式水轮发电机组优先选择聚氨酯涂层C，厚度6 mm。该涂层导热系数最低，吸水率低，实验中未出现结露，综合性能最优。若防火要求较高，则可选用涂层B，厚度10 mm，但需注意其长期吸湿影响。

　　（7）隔热防结露涂层在湿热交变环境下的耐久性研究是未来的重点研究方向，以推动其在电力设备、船舶舱室、地下工程等领域的标准化应用，提升装备在恶劣环境中的运行可靠性。

　　摘编自《中国涂料》2025年第40卷第12期，详细内容请点击“阅读原文”或扫描上方二维码获取文章全文。

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