ISOTS 19392-62026 色漆和清漆.风力涡轮机转子叶片的涂层系统.第6部分使用离心机测定和评价结冰附着力标准立项发展报告

色漆和清漆风力涡轮机转子叶片的涂层系统第6部分：使用离心机测定和评价结冰附着力标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Paintsandvarnishes—Coatingsystemsforwind-turbinerotorblades—Part6:Determinationandevaluationoficeadhesionusingcentrifuge摘要风力发电作为全球可再生能源战略的核心组成部分，其装机容量持续快速增长。在寒冷气候地区，风力涡轮机转子叶片表面的结冰问题严重威胁风电机组的安全运行与发电效率，叶片涂层的防覆冰性能因此成为行业关注的技术焦点。为规范叶片涂层结冰附着力的测试方法与评价体系，国际标准化组织（ISO）制定了ISO/TS19392-6:2026《色漆和清漆风力涡轮机转子叶片的涂层系统第6部分：使用离心机测定和评价结冰附着力》技术规范。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、核心试验方法及行业应用价值，重点介绍了离心机法测定结冰附着力的试验原理、关键参数和质量控制要求，并详细阐述了主要起草单位在标准研制过程中的技术贡献。报告指出，该标准的发布填补了风力发电叶片涂料冰附着性能评价国际标准的空白，为叶片涂料研发、质量控制和风电场运维提供了统一的技术依据，对提升我国风电涂料产业国际竞争力具有重要的支撑作用。关键词：风力涡轮机；转子叶片；涂层系统；结冰附着力；离心机法；国际标准AbstractAsacorecomponentoftheglobalrenewableenergystrategy,windpowergenerationhasexperiencedrapidgrowthininstalledcapacity.Incoldclimateregions,iceaccretiononwind-turbinerotorbladesposesaseriousthreattothesafeoperationandpowergenerationefficiencyofwindturbines.Consequently,theanti-icingperformanceofbladecoatingshasbecomeakeytechnicalfocusfortheindustry.Tostandardizethetestmethodsandevaluationsystemsforiceadhesionofbladecoatings,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)hasdevelopedISO/TS19392-6:2026,*Paintsandvarnishes—Coatingsystemsforwind-turbinerotorblades—Part6:Determinationandevaluationoficeadhesionusingcentrifuge*.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,technicalcontent,coretestmethodology,andindustrialapplicationvalueofthisstandard,withparticularemphasisonthetestprinciple,keyparameters,andqualitycontrolrequirementsofthecentrifuge-basediceadhesionmeasurementmethod.Italsoelaboratesonthetechnicalcontributionsoftheleaddraftingorganizationduringthestandarddevelopmentprocess.Thereportpointsoutthatthepublicationofthisstandardfillsthegapininternationalstandardsforevaluatingtheiceadhesionperformanceofwind-powerbladecoatings,providingaunifiedtechnicalbasisforcoatingR&D,qualitycontrol,andwind-farmmaintenance,andplaysasignificantroleinenhancingtheinternationalcompetitivenessofChina'swind-powercoatingindustry.Keywords:windturbines;rotorblades;coatingsystems;iceadhesion;centrifugemethod;internationalstandards一、引言1.1研究背景随着全球能源结构向清洁低碳加速转型，风力发电已成为应用最广泛、技术最成熟的可再生能源形式之一。根据全球风能理事会（GWEC）发布的数据，截至2025年底，全球风电累计装机容量已突破1100吉瓦（GW），且仍保持年均约10%的增长态势。在风电场选址不断向高海拔、高纬度及海上等寒冷环境拓展的背景下，叶片结冰问题日益凸显。叶片结冰对风电机组的危害是多方面的：其一，结冰改变叶片气动外形，导致气动性能显著下降，发电量损失可达10%至50%；其二，冰载增加叶片质量和不平衡载荷，加剧传动系统疲劳损伤，严重时引发叶片断裂等安全事故；其三，冰块脱落对周边人员和设施构成安全威胁。因此，开发和应用具有优异防覆冰性能的叶片涂层系统，已成为风电行业保障寒冷环境风电机组安全高效运行的关键技术路径。而评价涂层防覆冰性能的核心指标之一，即为结冰附着力（IceAdhesion）——冰与涂层界面间结合力的定量表征。长期以来，由于缺乏统一的测试方法和评价标准，不同研究机构和生产企业所采用的测试方法（如剪切法、拉伸法、离心机法等）及其测试条件差异较大，所得数据难以横向比较，严重制约了防覆冰涂层的研发效率、产品质量控制及市场推广。1.2标准立项的必要性为解决上述行业痛点，国际标准化组织涂料和清漆技术委员会（ISO/TC35）于2020年前后启动了风力涡轮机转子叶片涂层系统系列标准的编制工作。ISO/TS19392系列标准旨在对叶片涂层系统的各项关键性能测试方法进行系统规范。其中，ISO/TS19392-6主要聚焦于采用离心机法测定和评价涂层的结冰附着力，其立项必要性体现在以下方面：1.技术需求迫切：离心机法因具有测试效率高、数据重复性好、可模拟多种结冰条件等优势，已被全球主要风电涂料企业和研究机构广泛采用，但各实验室的装置参数和操作规程差异较大，亟需统一。2.服务产业升级：风电叶片大型化（目前已达120米级）和风电场向极寒区域拓展的趋势，对叶片涂层的防覆冰性能提出了更高的要求，亟需建立科学可靠的评价工具。3.填补标准空白：在ISO/TS19392-6发布之前，国际上尚无专门针对风力涡轮机转子叶片涂层结冰附着力测试的标准文件。1.3标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO/TS19392-6:2026||标准名称|色漆和清漆风力涡轮机转子叶片的涂层系统第6部分：使用离心机测定和评价结冰附着力||英文名称|Paintsandvarnishes—Coatingsystemsforwind-turbinerotorblades—Part6:Determinationandevaluationoficeadhesionusingcentrifuge||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||国际标准分类号|87.040（涂料和清漆）||发布日期|2026年2月16日||发布年份|2026||国别|国际组织||语种|英语||版本说明|电子版加密PDF格式/约1分钟可下载/有水印/要装插件FileOpen/电脑需联网/限制累计3台电脑共打印5次||售价|541.0元|二、标准技术内容详解2.1标准的适用范围ISO/TS19392-6:2026适用于评价风力涡轮机转子叶片用色漆和清漆涂层系统的结冰附着力。该标准规定了使用离心机在受控环境条件下测定涂层表面冰层附着力（即冰从涂层表面脱离所需的剪切应力）的试验方法，适用于叶片涂料生产商、涂料原料供应商、第三方检测机构以及风机制造商在涂层材料筛选、质量控制及性能验证等环节的应用。2.2规范性引用文件该标准在技术条款中引用了多项ISO基础标准，主要包括：-ISO1513：色漆和清漆——试样的检查和准备-ISO2808：色漆和清漆——漆膜厚度的测定-ISO3270：色漆和清漆及其原材料——状态调节和试验的温度和湿度-ISO15528：色漆和清漆及原材料——取样-ISO19392-1：色漆和清漆——风力涡轮机转子叶片的涂层系统——第1部分：术语和定义上述引用文件确保了试验用涂层试板的制备、状态调节、取样及术语定义等方面的规范性与一致性。2.3术语和定义该标准对以下关键术语进行了明确定义：1.结冰附着力（Iceadhesion）：冰层从涂层表面脱离所需要的剪切应力或拉伸应力，通常以兆帕（MPa）为单位表示。2.离心机法（Centrifugemethod）：利用离心力使附着于旋转体上的冰层产生剪切脱离的测试方法。3.结冰条件（Icingcondition）：在试验过程中，试件表面和环境中影响冰层形成的温度、湿度、水滴尺寸及风速等参数的总和。4.冻雨（Freezingrain）：过冷水滴撞击表面后立即冻结形成的透明的、密度较高的冰层。5.冰层厚度（Icethickness）：在规定的试验条件下，于涂层表面形成的冰层的平均厚度。6.临界转速（Criticalrotationalspeed）：试验过程中观察到冰层发生完全脱离时的转子旋转速度，用于计算冰层所受的剪切应力。2.4试验方法原理ISO/TS19392-6规定的离心机法结冰附着力测试原理如下：将涂覆有试验涂层的试件安装在离心机转子的对称位置上，在可控环境条件下通过喷水或喷雾方式在涂层表面制备规定厚度和形态的冰层。随后启动离心机，使转子以设定加速度逐渐升速旋转。随着转速增大，冰层所承受的离心力（剪切力）不断增大，当离心力超过冰-涂层界面间的粘附力时，冰层将从涂层表面完全脱离。通过记录冰层脱离瞬间的临界转速，结合冰层的质量、尺寸及旋转半径等参数，即可计算得到涂层表面的结冰附着力值。该方法的核心优势在于：可在同一转子上同时测试多个平行试件，测试效率高；试验过程可精确控制环境温度和结冰条件；临界脱离现象明显，数据判读客观，重复性好。2.5试验装置要求标准对离心机法测试装置提出了明确的技术要求：（1）离心机主体-转子的旋转半径应满足试件安装后的最大半径不超过规定值，以保证足够的离心力输出范围；-转速控制精度应不低于±1%设定值，并具备程序化升速功能；-转子系统应经过精密动平衡校正，以避免高速旋转时的异常振动；-配备安全防护罩和联锁装置，确保试验操作安全。（2）结冰环境模拟系统-具备精确控温功能，环境温度可调范围宜覆盖-20℃至0℃；-配备喷水/喷雾装置，可控制水滴直径、喷射流量和喷射持续时间；-具备环境舱体，保证结冰过程中温度场和湿度场的均匀稳定。（3）数据采集系统-实时采集并记录转速、温度、时间等关键参数；-配备高速摄像或光电传感器，准确捕捉冰层脱离时刻；-数据记录频率不低于10Hz，确保临界转速判定的分辨率。2.6试验程序（1）试件制备试验用基材应为模拟叶片材质的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）板或碳纤维增强复合材料（CFRP）板，尺寸应满足离心机安装要求。涂层系统的施涂应严格按照涂料供应商规定的工艺进行，包括底漆、中间漆和面漆的配套体系。干膜厚度按照ISO2808规定的方法测定，应在标准规定的范围内。（2）状态调节涂装完成的试板应在标准环境条件下（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）进行不少于7天的状态调节，确保涂层充分固化。（3）结冰程序将试件预冷至目标试验温度（如-10℃），随后启动喷水系统在涂层表面制备冰层。喷水参数（喷射压力、流量、喷射时间等）应根据目标冰层厚度来确定。冰层厚度一般控制在2mm～5mm范围内。结冰完成后，在试验温度下保持不少于30分钟，使冰层结构趋于稳定。（4）离心测试将制备好冰层的试件对称安装于离心机转子上，设定升速程序（建议加速度不超过50rpm/s），启动离心机运行至冰层完全脱离。记录临界转速及相应的环境参数。（5）结果计算按下式计算结冰附着力τ：\[\tau=\frac{m\cdotr\cdot\omega_c^2}{A}\]式中：-τ——结冰附着力（Pa）；-m——冰层质量（kg）；-r——冰层质心至旋转中心的距离（m）；-ωc——临界角速度（rad/s）；-A——冰层与涂层界面的接触面积（m²）。（6）结果表示每组试验应不少于5个平行试件，以算术平均值作为最终的结冰附着力测试结果，同时报告标准偏差和变异系数。2.7精密度与偏差标准在附录中提供了方法精密度数据。实验室间比对试验结果表明，在相同试验条件下，该方法的重现性变异系数约为8%～15%，重复性变异系数约为5%～10%。精密度水平与冰附着力测试的固有变异性相适应，满足工程应用要求。三、主要起草单位介绍在本标准的研制过程中，来自德国、中国、丹麦、瑞典、美国、芬兰等国的技术专家和机构深度参与了标准起草工作，充分汇聚了全球风电涂料领域领先企业和研究机构的技术智慧。3.1德国弗朗霍夫研究所——核心技术支持单位FraunhoferInstituteforManufacturingTechnologyandAdvancedMaterials（IFAM）作为全球领先的应用研究机构，FraunhoferIFAM在风力发电叶片涂层技术和防覆冰表面工程领域积累了超过二十年的研究经验。该研究所拥有欧洲最大的防冰材料研究团队之一，建有包括低温风洞、结冰环境模拟舱和高速离心机等在内的先进试验平台。在ISO/TS19392-6的编制过程中，FraunhoferIFAM的研究团队主要承担了以下技术工作：（1）试验方法体系的确立：基于团队在前期承接的多个欧洲及德国国家级防覆冰涂层研究项目中积累的离心机测试经验，提出了标准方法的整体框架和核心技术参数，包括转子尺寸选型、冰层制备条件控制、临界转速判定准则等。（2）实验室间比对试验的组织：FraunhoferIFAM作为主导实验室，组织并实施了涉及6个国家12个实验室的协同试验（round-robintest），通过对统计试验数据的系统分析，确定了试验方法的重复性和再现性指标，为标准中精密度条款的制定提供了数据基础。（3）环境因素敏感性分析：系统研究了温度、水滴直径、冰层厚度、升速速率等关键因素对结冰附着力测试结果的影响规律，确定了各影响因素的容差范围和控制要求，确保了标准方法的可操作性和结果可比性。FraunhoferIFAM在防冰涂层领域取得的多项研究成果已成功转化为工业应用，其技术经验和试验数据为本标准的科学性和实用性提供了坚实支撑。3.2技术委员会归口管理该标准由ISO/TC35（色漆和清漆技术委员会）归口管理，具体由SC9（涂料通用试验方法分技术委员会）下设的WG41工作组承担起草任务。工作组召集人由来自德国标准化协会（DIN）的专家担任，秘书处由丹麦标准协会（DS）承担。ISO/TC35在涂料和清漆国际标准化领域具有丰富的管理经验，其归口管理的ISO1513、ISO2808等基础标准被全球涂料行业广泛采用。该标准的编制充分遵循了ISO/IEC导则第1部分关于技术规范（TS）类文件制定的程序和规则，确保了文件的规范性和可操作性。四、标准应用价值与影响分析4.1对风力发电行业的价值ISO/TS19392-6:2026的发布对于风力发电行业具有以下重要意义：（1）统一技术基准，促进公平竞争在标准发布之前，各风电涂料供应商采用不同的冰附着力测试方法，性能数据的可比性差，涂料采购方难以进行有效的产品对比和优选。本标准的实施，为全球风电涂料市场提供了统一的技术标尺，有利于促进公平竞争和优质产品的推广。（2）支撑叶片防覆冰涂层的研发创新标准规定的标准化测试方法为新型防覆冰涂层材料的研发提供了可靠的性能评价工具。研发人员可以在统一的测试条件下，对不同配方体系的防冰性能进行快速筛选和优化，大幅缩短研发周期，降低研发成本。（3）服务风电场运维决策风电场运营方可以依托该标准建立叶片涂层的结冰附着力定期检测制度，及时掌握涂层防冰性能的衰减规律，为涂层修复、重涂等维护决策提供科学依据，从而保障风电机组在寒