风电机组叶片防除冰技术应用方案
风电机组叶片防除冰技术应用方案
Page 12
拥有完善的，经过工程验证的风力机叶片结冰分析模型以及响应的数据分析控制 器，结合准确结冰监测可提供高效的风力机防除冰策略。
Page 12
三、项目主要工作
5、风场技改标准作业
Page 13
三、项目主要工作
机械连接可靠性：风场超过3年装机考 验；
防/除冰效果验证：1台样机； 加热设备设计寿命：25000h； 叶片质量矩影响：＜0.2%; 独立690V电气设计； 可忽略雷击风险； 无明火、防干烧设计； 除冰起机时间≤100min； 核心专用除冰控制器。
Page 32
除冰试验——夜间防冰状态转变
四、试验效果综合评估
2、系统防/除冰试验
试验时间： 2018年2月2日17:40~2月3日10:30 加热16h后风机叶片表面防冰状态
Page 33
除冰试验——夜间防冰状态转变
四、试验效果综合评估
2、系统防/除冰试验
试验时间： 2018年2月2日17:40~2月3日10:30 加热16h后风机叶片表面防冰状态
1、系统自动运行调试
Page 22
加热系统自动运行状态——叶片3
2018.1.26 9:18
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月25日16时~ 2018年1月26日8时
1、系统自动运行调试
启动点
2018.1.25 16:09
Page 23
典型自动运行数据图表
2018.1.26 7:50
四、试验效果综合评估
Page 42
五、项目前景及展望
针对我国存量风电市场，由于我国结冰区域地处广泛，国家能源局“十二五”第二 批拟核准风电项目计划中，风电机组可能会面临冰冻问题的项目占总项目的26.4%， 其中除位于冰冻地区的项目外，高海拔和凝露区域也存在部分冰冻现象。凝露和冰 冻同时存在的项目较多。可以保守估计对风电叶片抗冰技术的需求达6000万千瓦。 具有完全自主知识产权的核心复合材料气热传导技术——“ MW级风机叶片加热 抗冰系统 ”在 2018年初 寒潮中表现优异，效益可观， 得到国家电投 集团江西公司 的表扬，有望率先在国内做出示范性成果推广工程。
探究风力发电机叶片的防覆冰技术
探究风力发电机叶片的防覆冰技术摘要：现今，风力发电已成为我国电能生产的主要方式之一，其不仅具有较强的清洁无污染特性，而且还能有效降低生产成本，提高资源、能源利用率。
但是有些风能发电地区的冬季温度较低，一旦外界环境温差较大，就会导致风力发电机叶片上出现覆冰情况，进而严重影响机组的正常运行，使得风力发电质量和效率大大降低，因此，要想改善现状，就要对风力发电机叶片的防覆冰技术的应用加大研究力度。
本文也会结合风力发电机叶片结冰原因及危害，对相应的防覆冰技术进行着重分析，并提出科学合理的除冰措施，仅供参考。
关键词：风力发电机；叶片覆冰；防控技术；除冰措施在风力发电过程中，机组叶片经常在大雾或冻雨天气下出现明显的覆冰现象，这样就会增加叶片重量，使其在运行过程中出现失稳、失速等不良情况，严重时，还会导致风机变桨控制和偏航控制出现判断失误现象，进而影响到最终的发电质量。
因此，要想避免覆冰情况的发生，就要对风力发电机叶片材质和结构进行全面改进，并采取科学合理的防覆冰和除冰技术，保证机组运行安全，最大化减少发电损失。
1、风机叶片覆冰原因及产生的危害分析1.1覆冰原因由于大部分风能发电地区都处于比较寒冷的地带，而每年11月至次年的2、3月份，这些地区就会出现较多的大雾及冻雨天气，所以这种环境下就会极易导致风机叶片出现覆冰情况，如雾凇、雨凇等结冰情况。
这其中，雾凇是一种霜，其是由密度为0.25 g/cm3白色不透明粒状结构物沉积而成，当风速过大时，冷却水与0℃以下的风机叶片一旦接触，就会在叶片表面形成一层毛玻璃状密度较大的晶状雾凇；反之，若风速不大，且冷却水较少时，也会在风机叶片表面形成粒状雾凇。
由于这类覆冰结构比较密室，所以一旦形成就很难清除和脱落，若是冰层过厚过重势必会导致风机叶片出现弯折或断裂情况。
而雨凇是由超冷却的雨水遇到温度低于0℃的风机叶片时所形成，这种冰透明坚硬，密度大约为0.85g/cm3，一旦形成就会导致整个风机外表面形成一层冰铠甲，并且机组背风面和迎风面的冰层厚度不尽相同[1]。
风机叶片防冰、除冰方案探讨
风机叶片防冰、除冰方案探讨摘要：对于安装在湿度大、高寒地区的风机，其叶片、风速仪等部件容易结冰。
叶片结冰会对风机运行造成极大的危害，该文重点介绍叶片防冰、除冰的措施方案，比较分析各方案的优缺点。
关键词：叶片结冰防冰除冰风能是一种取之不尽、用之不歇的可再生能源。
近年来，风力发电得到世界各国的普遍关注和优先发展，然而丰富的风资源基本上分布高寒地区和湿度大的沿海地带，环境极其恶劣。
风力发电机在低温条件下，若遇到潮湿空气、雨水、冰霜、雪，特别是遇到过冷却水滴时，其部件就会发生冰冻现象。
叶片结冰对风场、机组运行及人员安全都会带来一定的影响[1-3]，降低发电效率，增加运行载荷与噪音，甚至危及风机及现场维护人员的安全。
因此，叶片防冰、除冰工作显得尤为重要1 叶片防冰、除冰方案国外风机厂商，如Enercon、Siemens、Vestas等针对叶片防冰、除冰做了很多研究工作。
尽管他们的研究成果尚未成熟、未商业化，但其极具参考意义。
机械除冰可分为人工除冰、膨胀管技术除冰两种。
人工除冰借助于操作平台，效率低下，且操作危险系数高，只在覆冰极严重的情况使用。
膨胀管技术除冰，原理如图1。
在最容易结冰的叶片前缘粘贴橡胶膨胀管，利用巨大的叶片离心载荷使其自动膨胀，膨胀后冰层自然脱落。
2 被动式除冰2.1 吸热涂料叶片外表面喷涂黑色涂料，使叶片呈现黑色。
黑色比其他颜色吸热效果好，可以增加叶片表面温度，实现除冰目的。
[4]2.2 疏水涂料防结冰油漆是目前应用范围最为广泛的叶片抗结冰材料，其工作原理是降低叶片表面能，提高疏水性。
优点是成本低，无需特殊的雷电防护，后期维护简单,易于推广。
2.3 化学药剂对于叶片结冰严重的现象，用化学药剂除冰也是可行的。
除冰速度快，效率高；但会污染叶片表面，需要经常维护。
3 主动式除冰3.1 电加热除冰可分为内部电加热和外部电加热两种方式。
内部电加热方案是在叶片内部贴上导电器件，如加热丝。
在叶片结冰时，通电提高叶片内部温度，利用热平衡原理将内部热量传导到叶片外部。
叶片结冰处置方案
叶片结冰处置方案叶片结冰是风力发电机运行过程中常见的问题之一、结冰会导致风力发电机的性能下降甚至停机，因此必须采取相应的处置措施。
下面是一种针对叶片结冰的处置方案。
1.预防措施：为了避免叶片结冰问题的发生，可以采取以下预防措施：(1)选择适合的叶片材料：选择具有良好抗结冰性能的叶片材料，可以有效地减少结冰的可能性。
(2)优化叶片设计：采用气动光滑的叶片设计，减少冰粒附着的可能性。
另外，叶片表面可以覆盖一层具有抗冻性的防冰涂层。
(3)安装加热器：在叶片表面安装加热器，通过加热叶片表面的方式，避免冰粒的形成。
2.检测方法：为了及时了解叶片结冰的情况，可以采取以下检测方法：(1)安装温度传感器：在叶片表面安装温度传感器，通过检测叶片表面的温度变化来判断是否结冰。
(2)使用红外线摄像机：利用红外线摄像机可以实时观察叶片表面的温度变化，从而判断是否有结冰的情况。
3.结冰处置方案：一旦发现叶片结冰的情况，需要及时采取以下处置方案：(1)运行速度调整：降低风力发电机的转速，减小风扇叶片与冰的接触面积，从而减少结冰的可能性。
(2)启动加热器：如果安装了加热器，可以启动加热器对叶片进行加热，迅速融化结冰物质。
(3)喷洒抗冰剂：使用抗冰剂喷洒在叶片表面，抗冰剂可在冰的表面形成一层保护膜，防止冰再次附着。
4.日常维护：为了保持风力发电机的正常运行(1)定期检查：定期检查叶片表面是否存在冰粒、积雪等，及时清除。
(2)保持清洁：保持叶片表面的清洁，避免灰尘、油脂等物质的积累，减少冰粒的附着。
(3)加强防护：在叶片表面涂上防冰涂层，增加叶片的抗冰性能。
总之，针对叶片结冰问题的处置方案主要包括预防措施、检测方法、结冰处置方案和日常维护。
通过以上措施的综合应用，可以有效减少叶片结冰问题的发生，提高风力发电机的稳定性和可靠性。
风机叶片防冰、除冰方案探讨
吸 热涂 料 （ 黑色涂 料 ）
操 作简单 ， 不用 引入其 他复 杂体 系， 且可以适 用于在 役叶片， 成本 相对 较低
白色表面 相 违背； 除冰 效 果受 制于 光 照条件 ； 夏季 太阳辐射 严重 时，
防结 冰
被 动防结 涂 装 冰 方案 疏 水涂 料 操 作简单 ， 不用 引入 其他复 杂 的部 件， 可 以适用 于在役叶片， 并且成 本低
电加 热
除 冰效率 不 高， 不用额 外考虑 雷 电防护 问题 温 度测 量及 控制 系统 ， 使 叶片系统 复杂化 风 险较大 ； 维护 困难 ； 成本 高
，
外部 电加 热
主 动 除 冰方案
除 冰效率 高 ， 加 热区 域设 计灵活 除 冰效率 比较 高
，
耗 能较 高 ； 热 气产生 系统 ， 并且需要 在叶片 内部安 装热 气管道 及空 气置换 通 道 使叶片 系统复 杂化 ； 成本 较高
Ｅ — ｌ ２ ６ ７ ． ５ Ｍ Ｗ风 机 叶片叶 根 、 叶 中段粘 贴
５ ）。
【 ５ １ Ａ ． Ａ ｌ ｂ ｅ ｒ ｓ． ＳＵ ｍ ｍ ａ ｒ Ｙ Ｏｆ ａ
Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ Ｃ ａ １ Ｖ ａ １ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＥＮ ＥＲ Ｃ０ Ｎ ’ ｓ Ｒｏｔｏｒ Ｂｌ ａｄｅ Ｄ ｅ— Ｉ ｃ ｉ ｎｇ Ｓｙｓ ｔ ｅｍ ． ２ ０１ １ ．
温 度过 高会影 响叶 片材 料性 能 ， 一定
的时 间年 限需 要进行 维 护 涂 料 性能 测试 结果 不理 想 ； 涂料 的
防结 冰能 力需 要考察 ， 一定年限
薷要进行维护
化 学除 冰药 剂 应 用于 叶片表面 ， 降低冰 点， 除 冰效率 相对 较高 腐蚀 性 强， 会破 坏叶片表 面油漆 系统 ， 需 要经 常维 护， 维护 成本高 能 耗 高； 需 设计加 入器件 布线 ， 引入 内部 电加 热
风力发电叶片防冰技术的研究与发展
风力发电叶片防冰技术的研究与发展引言风力发电是一种清洁、可再生的能源发电方式，其在全球范围内得到了广泛的应用和发展。
然而，随着风电装机容量的不断增加，风力发电叶片结冰问题也日益显现。
冰雪覆盖在叶片上不仅会降低发电效率，还可能导致叶片损坏甚至停机。
因此，风力发电叶片防冰技术的研究与发展显得尤为重要。
1. 风力发电叶片结冰问题的影响在冷雨、雾气、雨夹雪等气候条件下，风力发电叶片很容易结冰。
当叶片结冰时，风力发电机组的发电效率会大大降低，甚至完全无法发电。
此外，冰雪覆盖在叶片上会增加叶片的负荷，提高叶片的表面摩擦，增加振动，严重时会导致叶片的损坏。
因此，风力发电叶片结冰问题不仅影响风力发电站的经济效益，还对风力发电设备的性能和寿命产生不良影响。
2. 风力发电叶片防冰技术的现状目前，有许多不同的风力发电叶片防冰技术被广泛应用。
这些技术包括被动防冰技术和主动防冰技术。
被动防冰技术主要通过改良叶片的表面形态来减少冰雪的附着和增强排冰效果。
常见的被动防冰技术包括采用特殊材料、表面涂层、纳米涂层、凹凸表面等。
这些技术的主要原理是通过降低冰雪附着的能力、提高冰雪脱落的能力，从而减少叶片的结冰问题。
主动防冰技术则通过向叶片表面供给热能或改变叶片表面温度的方法来减少或消除冰雪的积聚。
常见的主动防冰技术包括直接加热、间接加热、超声波加热、微波加热等。
这些技术的主要原理是通过提供足够的热量，使冰雪迅速熔化或产生脱落。
3. 风力发电叶片防冰技术存在的问题与挑战尽管风力发电叶片防冰技术取得了一定的成果，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，部分防冰技术的成本较高，造成了风电站建设和运营成本的增加。
在一些寒冷的地区，特别是高纬度地区，需要大量投入用于防冰技术的研发和应用。
其次，现有的防冰技术并非完全可靠。
由于气象条件的多变性和不确定性，特别是在极端天气条件下，叶片上的冰雪可能会再次积聚，导致防冰技术失效。
此外，现有的防冰技术对环境的影响也需要进一步的研究和评估。
风电机组叶片防覆冰技术研究分析
风电机组叶片防覆冰技术研究分析摘要：随着社会的进步，我国的风力发电也在迅猛发展，风力发电的装机容量已经到了2.1亿千瓦，是我国发电机容量的9.7％，但是，还存在一些影响因素，致使风机发电量损耗了近277亿千瓦时。
本文通过对风电机组叶片的防覆冰技术进行仔细的研究，对风电机组叶片产生的不利因素分析并制定出了解决措施。
关键词：风力发电；覆冰现象；解决方案1风机叶片覆冰概述及实例分析风机叶片在冬季会有冰冻的现象，这种现象会在0℃以下出现，尤其是遇到潮湿的空气、雨雪天气或是冷却水滴等情况会更严重，寒冷天气的风速是由低到高之间的转换，在这期间风机叶片会结冰，导致风机叶片负重运行，输出降低。
1.1风场环境及实例分析在2019年，某风电场区域出现了雨夹雪，天气十分恶劣，平均风速达到了10m/s，室外温度在零下摄氏度，当晚的值班人员发现几台风力发电机正常连接到电网并以10m/s的风速发电时，出现了脱机并接连待机的情况。
监控的画面没有显示出故障。
1分钟后自动启动，然后脱离并待机；检查其他风机参数，尤其是振动和风速的运行是否正常；值班人员又发现了其他风力发电机先后出现了类似的现象，风力发电机功率与风速不相符，初步判断风机叶片出现了覆冰。
为了防止覆冰对风电机组造成伤害，所以将叶片冰覆风机一一关闭，以保证风电机组在极端严寒天气正常运转。
后来气温在逐渐回升，风机的覆冰现象有所好转，冰雪开始慢慢融化，管理人员在路边做好了防范措施，设置醒目的警告标志，在检查风机没有任何异常后全部正常运行。
1.2风场覆冰叶片影响覆冰现象发生后，应急处置果断，风机停运，人、机均未造成损伤，但受此次覆冰现象的影响，造成了240万kW·h电量的浪费。
2风机叶片覆冰危害风场覆冰现象究其原因，可以发现叶片覆冰的危害主要有以下几点：2.1人身安全在风轮旋转过程中，覆冰的叶片会掉在叶片表面，对居民的人身以及财产安全有一定的威胁，尤其是在道路和居民区附近，这更可能引起事故。
风电机组防冰研究与方案设计
风电机组防冰研究与方案设计在寒冷的冬天，风力发电机组防冰研究与方案设计就变得尤为重要。
随着风电行业的不断发展，风电机组防冰技术也在不断完善。
本文将从防冰机理、防冰方案设计和防冰效果测试三个方面探讨风电机组防冰研究与方案设计的相关内容。
一、防冰机理防冰机理是研究风电机组防冰的基础。
当风力发电机组运行时，机翼表面的水分会因为冷却而凝固成冰，堆积在翼型上，导致翼型变形，进而影响机组的风能捕捉效率和安全性能。
因此，防止冰的堆积是保证风电机组安全和运行稳定的重要措施。
目前市场上主要采用的防冰方法有加热防冰、机械振动防冰和换热防冰三种方式。
1. 加热防冰：加热防冰技术是在风力发电机组表面加热，使风电机组表面水分不凝结，从而达到防止冰雪堆积的效果。
该技术有一定的使用成本和安全隐患，因为需要建立高压电源供给发电机组所需的加热电量。
2. 机械振动防冰：机械振动防冰技术是通过机械振动产生的压缩波效应打破空气中的附着体，使其不停留于翼型表面而起到防冰功效。
该技术亦存在着一定的缺陷，例如：振动强度不够、使用寿命较短等。
3. 换热防冰：换热防冰技术是利用外部低温的空气传导到压缩机内进行加热排放，使得排气管及主轴等部件在其表面积深度形成的薄冰膜上形成很薄的水膜，起到无冰防护作用的效果。
该技术经过实践证明，比其它技术要更加稳定、持久且安全可靠，风力发电机组的使用寿命也更长。
二、防冰方案设计制定防冰方案是风电机组防冰研究的关键。
防冰方案的设计应考虑到机组的结构、工艺参数和运行环境等多方面因素。
同时，防冰方案设计要建立在对防冰机理的深入理解和系统分析的基础之上。
1. 防冰材料的选择防冰材料是防冰方案设计中尤为重要的环节。
根据实际需要，选择适合的防冰材料非常关键。
常用的防冰材料有PRT、PTC、PTFE、PERT、PEEK和PA等。
这些材料各有特点，应根据机组实际情况做出选择。
2. 防冰设备的性能防冰设备的性能也是防冰方案设计中的重要环节。
风电叶片结冰预测与防冰技术
风电叶片结冰预测与防冰技术随着全球对可再生能源的依赖不断增加，风能作为清洁能源的重要组成部分得到了广泛关注与应用。
然而，由于风电场通常建设在海拔较高、气候寒冷的地区，叶片结冰成为了风电行业面临的一个严重问题。
本文将探讨风电叶片结冰的预测方法及防冰技术。
一、风电叶片结冰的成因风电叶片结冰是由于大气中存在的水分在低温环境下凝结形成的。
当空气中的水分接触到叶片表面时，由于叶片温度低于露点温度，水分便会凝结形成冰。
结冰的叶片会增加其质量，导致风机效率下降，甚至导致风机无法运转。
因此，准确预测结冰现象的发生时间和位置，并采取相应的防冰措施至关重要。
二、风电叶片结冰的预测方法1. 气象数据分析法通过收集、分析气象数据，包括气温、湿度、风速等信息，可以预测出某个地区结冰发生的可能性。
这种方法常用于风电场周边的气象站点，通过监测和分析气象数据，提前预警叶片结冰的情况。
2. 光学传感器法利用光学传感器可以监测叶片表面是否出现冰层，从而实时预测结冰情况。
光学传感器可以通过检测叶片表面反射光的变化来判断是否结冰。
这种方法精确度高，可以及时发现结冰现象，但需要安装传感器，增加了成本。
3. 软件模型预测法利用计算机模型对风电场叶片结冰进行预测是一种常见方法。
通过建立气象数据、叶片表面温度、湿度等参数的数学模型，可以预测结冰的可能性。
这种方法可以根据实时气象数据进行预测，适用于大规模风电场。
三、风电叶片防冰技术1. 利用加热技术通过在叶片表面铺设加热电缆或安装加热器，将叶片表面温度保持在结冰温度以上，防止结冰的发生。
加热技术可以通过光学传感器、温度传感器等设备控制，实现自动化控制。
2. 喷洒防冰剂在风电场叶片表面喷洒防冰剂，通过阻止水分凝结形成冰层来达到防冰效果。
常见的防冰剂包括甲醇、丙酮等，可以在低温环境下有效防止冰层的形成。
3. 特殊涂层技术涂覆特殊的防冰涂层可以有效减少叶片表面冰层的形成。
这种涂层常使用防冰漆或涂层材料，具有一定的防水性和抗冰性能，可以大大减少冰层对叶片的影响。
叶片气热除冰技术经济适用性分析
叶片气热除冰技术经济适用性分析叶片气热除冰技术是风力发电机组除冰系统中的一种常用技术，通过利用高温气流将冰雪瞬间融化，从而有效地解决冰雪侵蚀对风力发电机组性能和可靠性的影响。
本文将从技术可行性、经济性和应用前景三个方面对叶片气热除冰技术的经济适用性进行分析。
一、技术可行性叶片气热除冰技术利用高温气流对叶片进行加热，通过高温气流的冲击和传热来融化叶片上的冰雪。
相较于传统的叶片机械除冰技术，叶片气热除冰技术具有以下优势：1. 高效性：叶片气热除冰技术能够迅速将叶片上的冰雪融化，不仅能够减少冰雪对叶片的负荷影响，还可以避免冰雪在叶片上的积聚，提高风力发电机组的输出功率和可靠性。
2. 安全性：叶片气热除冰技术不需要人工上塔除冰，减少了工作人员的安全风险。
叶片气热除冰技术也能够避免机械除冰会对叶片造成的机械磨损和损坏。
3. 节能性：叶片气热除冰技术利用高温气流进行除冰，不需要额外的能源投入，减少了能源消耗，从而达到节能的效果。
叶片气热除冰技术具备较高的技术可行性，能够有效地解决风力发电机组在低温环境下的结冰问题。
二、经济性1. 投资成本叶片气热除冰技术的投资成本主要包括除冰系统设备和安装成本两个方面。
除冰系统设备包括高温气流发生器、管道和控制系统等，需要根据风力发电机组的规模和需求进行设计。
安装成本主要包括设备安装费用和施工费用。
根据实际情况估算，叶片气热除冰技术的投资成本约为50-100万元人民币。
2. 运营成本叶片气热除冰技术的运营成本主要包括能源消耗、维护费用和运行管理费用。
能源消耗是叶片气热除冰技术的主要运营成本，由于叶片气热除冰技术利用高温气流进行除冰，不需要额外的能源投入，因此能源消耗较低。
维护费用主要包括设备维护维修和人工管理费用，根据实际情况估算，每年的维护费用约为5-10万元人民币。
3. 收益效益叶片气热除冰技术能够提高风力发电机组的功率输出和可靠性，降低结冰带来的损失和影响。
经济效益主要体现在以下几个方面：（1）提高发电效率：叶片气热除冰技术能够确保风力发电机组在低温条件下正常运行，降低冰雪带来的功率损失，提高发电效率，增加发电收入。
风电控制系统除冰技术应用解决方案
风电控制系统除冰技术应用解决方案风电控制系统在结冰地区应用寒冷气候及结冰1国际能源署TASK19项目目录风机防除冰技术载荷测量及综合应用风电机组结冰及其危害安全风险现象 运行甩冰 停机坠冰危害 人员伤亡 设备损坏机组损失现象 气象传感器失效 气动外形改变 叶轮质量增加危害 设备停机 运行效率下降 机组载荷增加 设备老化加剧3国际能源署TASK19项目机构• IEA 国际能源署• International Energy Agency成任务员• Task 19 寒冷气候条件下的风能利用国• Wind Energy in Cold Climates目标• 收集并提供寒冷气候条件下的研究成果，为寒冷气候条件下的风场核• 建设、运营、维护、环境与安全等方面提供有效信息。
为成 员国的心• 研究成果交流与合作搭建有利平台。
机属性构• 项目经费自筹，研究成果共享。
4IEA Task19 中国团队(1) China Aerodynamic Research and Development Center, CARDC (2) Goldwind Technology Co., Ltd.(3)Hunan University (4)Shantou University (5)Forwardtek5寒冷气候条件下的风电市场评估结冰环境是指实测结冰期超过全年的1%或者气象结冰期超过全年的0.5%。
低温环境是指年平均气温低于0oC或者全年超过9天日平均气温低于-20oC。
6风场结冰气候环境分类7全球结冰地图8结冰损失标准预估软件 T19IceLossMethod方法： 基于SCADA数据意义： 对比不同风场的结冰 工况 验证IEA结冰等级划分 验证不同的防/除冰系 统性能9结冰计算模型对比TURBICE LEWICE CANICE TRAJICE2 Multi-Ice准三维、势流面元法 、内部软件LEWICE3D二维、势流面元法、 航空领域、商业软件CERTIF-ICE二维或三维、势流面 元法、具有CFD求解 器接口ANSYS FENSAP-ICE二维、势流面元法、 ONERA-2000内部软件ONICE3D二维、势流面元法、 内部软件三维、CFD、航空领 域、商业软件三维、CFD、航空／ 风力机领域、商业软 件三维、CFD、航空／ 风力机领域、商业软 件二维／三维、CFD、 航空／风力机领域、 内部软件10防除冰系统对比风力机测试方案冰脱落判别准则冰坠冰甩落危险出危险区区13防除冰技术测冰方法除冰方法防冰方法分析方法大数据分析研究寻求最优解进行数据的初选非常必要加拿大阿尔伯特大学研究以Kent Hill 风电数据为依据分析结果从诸多预测方法中寻优建立预测数学模型防冰系统展望风机覆冰情况与运行工况和处理存在关联特性，通过主通过基于载荷反馈的联合控制，改善临界结冰条件下的光纤载荷测量系统叶片测冰方案测冰基本原理方案优势算法简单，传感器布局跟叶根载荷测量系统可同步实现控制所需的温度及载荷测量19叶片测冰原理冰载荷变化叶片覆冰引起的叶根弯矩的变化实际测量精度叶片覆冰引起的共振频率的变化20风机除冰系统方案风机除冰系统22风机除冰系统载荷测量在风电行业应用独立变桨载荷测量健康监测控制优化除冰控制。
风力发电机叶片防覆冰技术研究
风力发电机叶片防覆冰技术研究摘要：我国北方地区风能丰富，但冬季寒冷，风机叶片容易覆冰，给设备运行造成负担。
传统的停机除冰方式不止会对供电造成影响，敲打也会导致叶片变形、机组损坏，影响使用寿命。
随着技术水平提升与国际交流增加，各种防覆冰技术在国内得以推广应用。
本文就此分析风机叶片防覆冰技术。
关键词：风力发电机组；叶片；覆冰；除冰引言：风力发电风机在零度以下气温中运行时可能发生冻冰现象。
叶片覆冰后增加了重量，对风力机的机械性能造成影响，特别是加载在每个叶片上的冰载量可能不同，导致机组运行的不平衡载荷增大，为了防止机组损坏有时不得不停机，机组的利用率大大降低；风机叶片覆冰后叶片的每个截面覆冰厚度不一，导致叶片原设计的翼型变形，对风电机组的载荷和出力影响很大，风机的发电效率大幅下降；叶片表面的覆冰随时可能脱落并高速飞离，也会对机组和现场人员造成很大的安全隐患。
因此，必须做好风机叶片防冰除冰工作，保证设备安全稳定运行。
叶片、风传感器结冰的状态见图1、图2。
1.叶片覆冰对风力机组的影响（1）安全：叶片覆冰致使叶片质量分布不均，可能会引起叶片和机组其它部件振动加剧或共振，超出设计疲劳载荷。
在风轮旋转过程中，叶片表面的积冰可能会被甩出，威胁到附近居民的人身和财产安全。
a) 机组安全区域机组运行状态下的安全区域，见公式⑴。
d=1.5(D+H) ••••⑴机组停机状态下的安全区域，见公式⑵。
d=V（D/2+H）/15••••⑵式中：d---最小安全工作区域直径，单位为m。
D---风轮直径，单位为m。
H---轮毂高度，单位为m。
v---风速，单位为m/s。
为保证人身安全，机组结冰后人员应在以上计算区域以外，避免浮冰掉落伤人。
特别是放牧地区，牧民有在就近风机处避风雪的习惯，风电场应对牧民常去的机组巡查，并对牧民进行安全宣传。
b) 冰雨道路滑，易引起车辆刹车失灵,对于在陡坡上的机位应采用步行方式。
c) 浮冰掉落对附近箱变、线路易造成损伤。
叶片气热除冰技术经济适用性分析
叶片气热除冰技术经济适用性分析叶片气热除冰技术是一种用于风力发电机组的除冰技术，它通过喷射加热空气来快速融化冻结在风力发电机组叶片表面的冰雪，提高了设备的运行可靠性和经济效益。
本文将从技术原理、经济适用性等方面进行分析，探讨叶片气热除冰技术在风电行业中的应用前景。
一、技术原理叶片气热除冰技术是通过向叶片表面喷射加热空气来融化冰雪，从而提高风力发电机组的工作效率和可靠性。
其主要原理如下：1. 加热空气供给：通过风力发电机组内部的加热装置将空气加热至一定温度，并通过管道输送到叶片表面。
2. 喷射加热：将加热后的空气通过喷嘴喷射到叶片表面，使冰雪迅速融化并从叶片表面脱落。
3. 控制系统：通过传感器实时监测叶片表面的温度和冰雪情况，控制加热空气的喷射时间和温度，确保除冰效果和叶片安全。
叶片气热除冰技术的主要特点是可靠性高、除冰效率高、对环境友好，是目前广泛应用于风力发电机组的一种先进除冰技术。
二、经济适用性分析叶片气热除冰技术的经济适用性主要涉及技术成本、运行维护成本和经济收益等方面。
1. 技术成本：叶片气热除冰技术的安装与调试费用、设备购置费用、系统维护费用等，是影响技术经济适用性的重要因素。
目前，随着该技术的成熟和市场竞争的增加，相关设备的成本逐渐下降，使得该技术越来越具有竞争力。
2. 运行维护成本：叶片气热除冰技术的运行维护成本包括能耗成本、人工维护成本、设备寿命成本等。
与传统的物理除冰技术相比，叶片气热除冰技术的能耗成本相对较低，且设备寿命较长，可降低运行维护成本。
3. 经济收益：叶片气热除冰技术能够提高风力发电机组的工作效率和可靠性，降低因冰雪影响而导致的停机损失，从而增加了风电厂的发电量和收入。
该技术还可提高设备的寿命，降低维护成本，进一步提高经济收益。
通过对技术成本、运行维护成本和经济收益等方面进行综合分析，可以得出叶片气热除冰技术在风电行业中具有较高的经济适用性。
尤其是在低温、多风地区，该技术能够发挥更大的效益，值得在相关场景中推广应用。
风力发电机组叶片气热法防除冰系统设计
风力发电机组叶片气热法防除冰系统设计发布时间：2021-05-07T01:21:31.242Z 来源：《福光技术》2021年2期作者：周柏男[导读] 针对风电场风电机组防除冰技术现场可改造实现需求，探讨了２ＷＭ机组叶片气热法防除冰技术工程应用的系统设计，重点围绕单支叶片加热系统设计、供电电源选择以及结冰监测与控制系统架构展开，再结合工程实现对叶片气热法防除冰系统现场改造的几个重点问题进一步枚举和论述，为推进风电机组叶片气热法防除冰系统现场工程改造提供借鉴。
中国船级社质量认证公司深圳分公司 518100摘要：针对风电场风电机组防除冰技术现场可改造实现需求，探讨了２ＷＭ机组叶片气热法防除冰技术工程应用的系统设计，重点围绕单支叶片加热系统设计、供电电源选择以及结冰监测与控制系统架构展开，再结合工程实现对叶片气热法防除冰系统现场改造的几个重点问题进一步枚举和论述，为推进风电机组叶片气热法防除冰系统现场工程改造提供借鉴。
关键词：冬季结冰期；高原地区；风电机组；气热法防除冰技术；系统设计；现场改造1 单支叶片内加热系统设计风电机组通常采用水平轴三叶片设计结构，每支叶片的气热法防除冰方法及设计相同，现就单支叶片的气热法工作原理和设计进行阐述。
２ＭＷ风机叶片内腔被剪切腹板分隔为前缘通道（叶片前缘侧）和后缘通道（叶片后缘侧），两通道在叶尖部位连通，在叶根处人孔板密封后叶片内形成一个内循环通道，如图１所示叶片内气热法防除冰系统设备主要包括鼓风机、加热器、导风管和挡风板，在叶根轮毂处加热控制系统控制下实现叶片加热。
通常而言 , 叶片前缘结冰情况较严重 , 因而在叶片前缘通道内靠近叶根处, 设计并且安装适当功率(3kW) 鼓风机和大功率加热器(30kW),加热器出口采用Φ200 耐热导风管沿着叶尖方向安装, 约 10m 位置处。
加热器导风管出口温度约 60~80℃热空气 , 在叶片前缘通道内进行传导和对流的热交换过程, 持续加热叶片壳层材料本体, 使叶片壳层外表面温度上升。
叶片结冰安全措施
叶片结冰安全措施简介叶片结冰是风力发电机面临的一个常见问题。
当环境温度下降到冰点以下时，风力发电机的叶片表面可能结冰，导致减少功率输出、增加振动和噪音以及损坏设备的风险。
为了确保风力发电机的正常运行和生命周期的延长，我们需要采取一些安全措施来预防和解决叶片结冰的问题。
1. 定期检查叶片表面定期检查叶片表面是预防和解决叶片结冰问题的关键。
在冰冻季节，每个风力发电机都应该有每天或每周的巡检计划。
在检查中，注意观察叶片表面是否有积冰迹象，例如冰霜或冰柱。
如果发现了积冰的迹象，需要立即采取措施处理。
2. 使用加热措施为了预防和解决叶片结冰问题，可以考虑使用加热措施。
加热叶片的方法有多种，例如使用加热丝、加热管或加热膜。
这些加热措施可以通过电源或太阳能供电。
加热措施可以在叶片表面形成温暖区域，防止冰的形成或加速冰的融化。
3. 防止冰块脱落当叶片上的冰块融化时，有可能会脱落并对设备或周围区域造成损害。
为了防止冰块脱落，可以安装冰块防护装置。
这些装置可以是橡胶垫、金属网或其他结构，能够捕捉和固定冰块，防止其脱落。
冰块防护装置应定期检查和维护，确保其正常运行和效果。
4. 控制风机转速叶片结冰会增加风力发电机的负荷，并增加振动和噪音。
为了减少这些问题，可以通过控制风机转速来降低叶片的结冰风险。
降低风机转速可以减少风力发电机的负荷，从而降低结冰风险。
但需要注意，降低风机转速可能会减少风力发电机的功率输出。
5. 定期清洁风机定期清洁风机可以帮助减少叶片结冰的风险。
叶片表面的脏污和杂物可能会导致冰的形成或积冰加剧。
保持叶片表面的清洁可以减少这些问题。
定期清洁风机可以使用高压水枪或专用清洁设备，确保叶片表面的干净。
6. 定期检查和维护附件设备附件设备的故障可能导致叶片结冰问题。
为了预防和解决叶片结冰，需要定期检查和维护附件设备，例如传感器、加热装置和风机控制系统等。
定期检查和维护这些设备可以确保其正常运行，预防叶片结冰风险。
叶片结冰处置方案
叶片结冰处置方案在冬季的寒冷天气里，风力发电机的叶片很容易被结冰，这会导致风力发电机的发电效率降低，同时也会对机器带来危害。
为了有效减少叶片结冰带来的危害，以下是几种常用的叶片结冰处置方案。
方案一：使用加热装置叶片加热装置是最常见的防止结冰的方法之一。
通过使用加热电缆或直接加热器来加热叶片表面，使其不易结冰。
加热装置可以通过控制器或温度传感器进行控制，有效地保护叶片。
这种方法的好处是可以在冬季及时清除不易晾干的积雪，但是安装和维护成本较高，需要定期进行检查和维护，同时加热装置也会增加功耗，降低系统的运行效率。
方案二：使用风扇预防结冰在寒冷的气候条件下，使用一些适当的风扇可以帮助防止结冰。
风扇可以起到消除积雪、不断的加热叶片和保持空气流通的作用，从而防止结冰的发生。
这种方法相对简单，安装和维护成本也比较低，但是需要在常规的检查中注意清洁，以免在恶劣的天气条件下失效。
方案三：使用喷淋或喷洒水预防结冰在温度降低的季节，可以使用喷淋或喷洒水来防止叶片结冰。
水可以通过喷洒在叶片表面来形成外层保护膜，有效地防止叶片落雪和结冰。
这种方法相对来说较为简单，但需要用到大量的水资源，而且当空气温度特别低时，水会迅速结冰从而带来更多的问题，因此需要选择合适的时间和使用场所。
方案四：使用化学防霜剂化学防霜剂可以有效地预防叶片结冰。
通常使用的防冰剂可分为两种类型：一种是涂布型的防冰剂，可以涂在叶片表面，具有长效防冰的效果；另一种是喷洒型的防冰剂，可以通过喷洒形成保护膜，具有较短时间的保护作用。
这种方法需要注意，一旦使用化学防霜剂，有可能会对机器带来损坏，因此在施工过程中必须要选用正确的防霜剂来进行处理，以免给机器带来不可逆的损害。
结束语总体上来说，叶片结冰问题对于风力发电机是一个严峻的挑战。
在解决叶片结冰问题时，需要根据实际情况确定最适合的方案，比较常用的有加热装置、风扇预防结冰、喷淋或喷洒水预防结冰、化学防霜剂等方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、项目背景及概况
2016年公司向国家电投集团申请了《风 力发电机组叶片气热抗冰技术开发》的科 技项目。 针对江西吉安市泰和县天湖山风电场的 2MW 风机研发一套远程智能控制的叶片气 热抗冰系统，验证其抗冰效果及可靠性。
Page 5
二、项目背景及概况
天湖山风电场装机容量48MW,地处泰和、万安两县交界处的山脉，海拔高度为 670～1152m。风电场属亚热带 湿润季风气候。夏季受西太平洋副热带高压控制和影响，盛行偏南风；冬季受西伯利亚和蒙古冷高压控制和影 响，盛行偏北风；该区域叶片每年结冰时间约 25 天，结冰类型为主要为雨凇和雾凇。
试验时间： 2018年2月2日18时
1、系统自动运行调试
Page 24
持续结冰运行时间
2018.2.2 17:04
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年2月2日11:09
2、系统防/除冰试验
Page 25
联合团队登山环境
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年2月2日14:35
2、系统防/除冰试验
Page 12
拥有完善的，经过工程验证的风力机叶片结冰分析模型以及响应的数据分析控制 器，结合准确结冰监测可提供高效的风力机防除冰策略。
Page 12
三、项目主要工作
5、风场技改标准作业
Page 13
三、项目主要工作
机械连接可靠性：风场超过3年装机考 验；
防/除冰效果验证：1台样机； 加热设备设计寿命：25000h； 叶片质量矩影响：＜0.2%; 独立690V电气设计； 可忽略雷击风险； 无明火、防干烧设计； 除冰起机时间≤100min； 核心专用除冰控制器。
风电机组叶片防除冰技术应用方案
Page 2
目录
项目概况 项目主要工作 试验效果综合评估 项目前景及展望
二、项目背景及概况
如何解决风电叶片结冰问题是一项全球性技术难题，尤其针对江西山地风场这类已服役运行的风机，气热
抗冰技术是一种最具可实施性的新技术。
Page 3
二、项目背景及概况
我国的冻雨气候分布广泛，而冻雨又是多种结冰气 候中结冰速率最快的一种方式，其危害也最大。 风力发电机组的运行环境十分恶劣，风轮叶片这一 风电机组的关键部件在实际运行中会遭受各种环境的 考验，其中叶片表面结冰问题是一个亟待解决的难点。 风轮叶片结冰后，叶片的气动外形发生改变，这会造 成风机的发电功率降低；结冰严重时，风机必须要停 机。除影响发电外，结冰造成的风轮质量不平衡还会 提高风机部件的疲劳损伤，此外随风轮旋转甩出的冰 块会对风场附近的人、畜以及建筑等造成危害。
对于主动防、除冰技术而言，除了高效可靠加热抗冰技术外，叶片的防、除冰技术中另一个重要的技术难点 是结冰探测技术，即如何快速、准确、可靠的探测到叶片结冰的起始和结束。结冰探测技术必须要做到如下几 点：第一，避免没有必要的停机；第二，在发生结冰严重的情况之前自动停机；第三，在冰融化后 可以自动 开机。 引用行业内国外成熟的冰探测仪技术——超声波传感器，装在机舱顶部利用自身结冰表征判断叶片结冰，并 输出结冰信号，配合气象与技术参数监测，准确判断结冰状态。
Page 14
6、防除冰系统特点
三、项目主要工作
风机载荷安全性复核报告
Page 15
Page 16
目录
项目概况 项目主要工作 试验效果综合评估 项目前景及展望
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月25日9:22
1、系统自动运行调试
Page 17
系统自动待机模式
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月25日14:21
1、系统自动运行调试
Page 18
29#机正常发电运行监测
2018.1.25 14:21
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月26日9:17；温度：-5.7℃；
1、系统自动运行调试
Page 19
加热系统自动运行状态——主页
2018.1.26 9:17
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月26日9:17
Page 7
二、项目背景及概况
三年来，项目研发人员付出了艰辛的努力，在冰天雪地的艰苦环境中刻苦攻关，终 于在泰和天湖山试制了样机，获取了大量试验数据，在行业内率先进行了有益的探索。
Page 8
Page 9
目录
项目概况 项目主要工作 试验效果综合评估 项目前景及展望
三、项目主要工作
1、风机结冰检测
1、系统自动运行调试
Page 22
加热系统自动运行状态——叶片3
2018.1.26 9:18
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月25日16时~ 2018年1月26日8时
1、系统自动运行调试
启动点
2018.1.25 16:09
Page 23
典型自动运行数据图表
2018.1.26 7:50
四、试验效果综合评估
1、系统自动运行调试
Page 20
2018.1.26 9:17
加热系统自动运行状态——塔基
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月26日9:18
1、系统自动运行调试
Page 21
加热系统自动运行状态——机舱
2018.1.26 9:18
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月26日9:18
Page 26
29#机位准备工作
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年2月2日
2、系统防/除冰试验
Page 27
29#风机初始覆冰影像
四、试验效果综合评估
2、系统防/除冰试验
试验时间：2018年2月2日14:36 3#叶片除冰前机顶特写及温度状态
Page 10
三、项目主要工作
3பைடு நூலகம்加热功率密度设计
热空气除冰/防冰理论模型
叶尖对应不同功率密度的升温图
Page 11
仿真分析分段效果图
气热升温试验效果图
三、项目主要工作
4、气热系统工作原理
气热除冰系统安装在叶片前缘，加热装置安装在叶根位置，其原理为利用叶片内腔 与腹板内腔形成的气热循环通道对叶片内腔进行加热，实现间接除冰。
Page 6
二、项目背景及概况
抗冰试验样机选取天湖山风电场 29#风机。天湖山风电场 29#风力发电机组（XE100-2000）是一种采用水平 轴、三叶片、上风向结构布局，变转速、变桨距角调节控制策略，直接驱动永磁同步发电机发电并网运行的风 力发电机组，该机组风轮配置时代新材和生产的 48.5米叶片。其主要技术参数如下表：