风电机组叶片防除冰技术应用方案

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。