风机叶片防冰、除冰方案探讨

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。

叶片结冰应急处理措施叶片结冰是冬季严寒天气中常见的问题，它会严重影响风力发电机组的运行效率和性能。

为了保证风力发电机组的正常运行，我们需要采取一些应急处理措施。

本文将介绍几种有效的方法，帮助您解决叶片结冰问题。

1. 雷达测风仪监测在风力发电机组上安装雷达测风仪，可以实时监测叶片结冰情况。

当测风仪检测到叶片结冰时，系统会自动发出警报，通知维护人员进行处理。

这种监测方法可以及时发现叶片结冰情况，提前采取措施，避免造成更大的损失。

2. 加热装置在叶片表面安装加热装置是一种常见的解决叶片结冰问题的方法。

加热装置可以通过电热或者水蒸气的方式将叶片表面升温，使结冰的冰层迅速融化。

这种方法可以快速有效地消除叶片结冰问题，确保风力发电机组的正常运行。

3. 防冰液喷洒在叶片表面喷洒防冰液是一种常用的处理叶片结冰问题的方法。

防冰液可以有效降低叶片表面的冰点温度，防止冰层形成。

同时，防冰液还具有良好的抗风蚀性能，可以保护叶片表面免受强风的侵蚀。

使用防冰液喷洒的方法可以在一定程度上减少叶片结冰的可能性。

4. 气象预警系统安装气象预警系统可以根据气象条件提前预警叶片结冰的可能性。

当气象预警系统检测到有可能导致叶片结冰的气象条件时，系统会自动发出警报。

维护人员可以根据警报及时采取措施，避免叶片结冰造成的损失。

5. 风力发电机组暖机在低温环境下，及时对风力发电机组进行暖机是一种有效的防止叶片结冰的方法。

暖机可以提前将机组运行温度升高，减少结冰的可能性。

在低温环境下，及时启动机组暖机程序，可以有效避免叶片结冰问题的发生。

6. 定期检查和维护定期检查和维护风力发电机组是预防叶片结冰的重要措施之一。

维护人员应定期检查叶片表面是否存在结冰迹象，并及时清除结冰的冰层。

同时，还应定期检查叶片加热装置和喷洒系统的工作情况，确保其正常运行。

总结起来，叶片结冰是冬季风力发电机组运行中常见的问题，但我们可以采取一系列应急处理措施来解决。

包括雷达测风仪监测、加热装置、防冰液喷洒、气象预警系统、风力发电机组暖机以及定期检查和维护等方法，可以有效预防和解决叶片结冰问题，保证风力发电机组的正常运行。