风电扇叶防覆冰涂料可行性说明

风力机覆冰现象事例风力机覆冰现象是指在寒冷季节，当风力机转子叶片表面遇到湿度较高的空气，其上形成的水蒸气凝结为冰，覆盖在叶片上，影响机器的性能和安全。

近年来，风力发电已成为全球可再生能源的重要组成部分。

然而，在一些寒冷地区，风力机的覆冰问题成为了制约其发展的主要因素。

以下是发生过的一些风力机覆冰现象事例：1. 2016年2月，中国北方某风力发电场发生了一起严重的覆冰事故。

由于连续多日的低温和高湿度天气，风力机的叶片、塔筒和转子都被大量的冰覆盖。

由于冰的重量过大，导致一台风力机的叶片折断，造成机器停机，并且造成周围地区的停电。

事故发生后，风力发电场进行了紧急清除冰的工作，修复了受损的风力机。

2. 2018年1月，美国德克萨斯州一处风力发电场也遭受了严重的覆冰问题。

由于极寒天气和大风的影响，大量冰块覆盖在风力机的叶片上，导致机器的转速下降，发电能力减弱。

由于冰块的重量，叶片甚至扭曲变形，增加了机器的振动风险。

风力发电场紧急派遣了工作人员爬上风力机清除冰块，确保机器正常运行。

3. 2019年12月，加拿大不列颠哥伦比亚省的一个风力发电场也受到了严重的覆冰问题的困扰。

当地的寒冷天气导致了大量降水和高湿度，使得风力发电场的风力机叶片覆盖了大量的冰。

尽管风力发电场采取了一系列措施，如预热叶片、增加发电机功率等，但仍然无法完全解决覆冰问题。

在长时间的覆冰运行下，风力机的性能逐渐下降，发电能力显著降低。

这些事例表明，风力机覆冰现象对风力发电场的运营和发电能力产生了严重的影响。

为了解决这个问题，科学家和工程师们正在不断努力寻找解决办法。

一些可能的解决方案包括：1. 涂层技术：研发一种特殊涂层，使得风力机表面能够抵抗冰覆盖，并且易于冰块脱落。

2. 加热技术：通过在风力机叶片表面加热，使冰块在形成之前将水蒸气气化，减轻冰覆盖问题。

3. 风力机设计改进：改进叶片和机器结构，减少冰覆盖的可能性。

4. 监测系统：安装监测系统，及时检测风力机叶片的温度和冰覆盖情况，以便及时采取措施。

浅谈山区风电场叶片覆冰控制方案摘要：山区风电场在冬季冷空气来临时，温度接近零摄氏度又伴有高湿度，如冻雨或雨夹雪，风电机组叶片比较容易覆冰。

风电机组叶片覆冰，一方面会影响机组的发电量，另一方面，随着温度的升高，覆冰的黏着力下降极易发生甩冰、落冰现象，如果覆冰后风电机组叶片正在旋转，覆冰可能被抛出一段距离，这些落冰可能会损害建筑物和车辆，埋下安全隐患。

1.引言对于风电机组的叶片，可能大家会觉得它大部分时间都在转动，雨水、冰雪不易在上面会自动脱落。

其实不然，我国丰富的风资源基本上都分布在温差较大的北方以及湿气非常大的沿海地带，环境尤为恶劣。

我们的风机发电风机在零摄氏度或者零度以下的低温条件下运行时，一旦遇到潮湿空气、盐雾、雨水、冰雪等，甚至是遇到过冷却水滴时，叶片上就会发生冻冰、结冰现象，然后覆冰层会逐步生长、变厚。

风机叶片覆冰后，会给我们带来很大的危害。

2.叶片覆冰的现象该风电场位于沿海区域，风机机位均在海拔1450m-1600m之间，该风电场使用的风机为双馈机组，该风电场四季分明，风电场环境较为潮湿。

通过查看历史气象数据，该地区年度积雪日10天，最大年度积雪日20天，最大积雪深度50cm。

若冷空气来临，出现湿度低于30%RH、温度低于0℃的干冷，叶片将不会因为天气过冷而覆冰（见图1），风机可以正常发电且可以达到满发。

由于冬季空气密度较高，风机会提前进入满发状态。

若冷空气来临，出现湿度高于30%RH，温度低于0℃的湿冷，风机叶片就有不同程度的覆冰（见图2）。

此时需要将风速风向仪切换成超声波风速风向仪。

图1 湿度湿度低于30%RH、温度低于0℃风机监控界面图2 湿度湿度高于30%RH、温度低于0℃风机监控界面叶片有覆冰会影响风电机组的叶片转速，造成风机输出功率明显低于保证功率。

根据观察，若长时间输出功率低于1个自然米的保证功率（见表1：风速与保证功率对比图），即可判定为叶片有覆冰。

当覆冰较多时，风机会报“大风小功率”故障后停机。

风机防除冰科技项目
风机防除冰科技项目是指通过技术手段防止或去除风力发电机叶片表面的结冰，以保障风力发电机在寒冷气候条件下的正常运行。

为你介绍其中两个项目：
- 德国弗劳恩霍夫研究小组的 TURBO 项目：借助无人机喷洒防冰化学品，带来更高效的解决方案。

无人机配备一个小型泵，可将机载料箱中的尿素/防冻液输送到一个细长的喷管中，液体在高压下从喷枪的喷嘴喷出，产生直径为100微米的微小液滴。

该技术可使无人机在高达35公里/小时（22英里/小时）的风速下准确飞行，并将雾化液滴的涂层涂在风力涡轮机叶片容易结冰的边缘上。

- 重庆大学科研团队的气动脉冲除冰方法：该方法受机翼气囊式除冰方法启发，提出了一种适用于风力发电机叶片的气动脉冲除冰方法，并建立相关脱冰计算模型。

实验结果表明，该方法具有良好的除冰效果，且脱冰计算模型可以较为准确地计算气动脉冲除冰结构的脱冰范围。

这些科技项目的研究和应用可以提高风力发电机在寒冷气候条件下的运行效率和稳定性，为风力发电行业的发展提供了重要的技术支持。

风力发电机叶片覆冰机理及防除冰技术研究进展郭时毅;安江峰;吴军;郑鹏华【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)12【摘要】在“双碳”政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大。

风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一。

随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显。

为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生学开发了具有优异防除冰性能的超疏水涂层,并广泛应用。

目前,防止风机结冰最常用和最直接的方法是主动加热技术。

综述了风力发电机覆冰的基本理论,介绍了覆冰产生的原因及危害,将覆冰抽象为过冷水滴在下降过程中撞击风力发电机叶片并黏附在叶片上,与叶片表面发生复杂热交换后凝结成冰的模型。

概述了目前国内外常用的风力发电机防除冰方法,分析了不同被动和主动防除冰技术的优缺点。

通过研究工程应用案例发现,单一的被动或主动防除冰技术存在防除冰能力有限、能耗高、效率低等问题,将不同的防除冰技术组合使用、互相补充,更能满足多样化实践需求,成为目前研究的热点和重点。

在优化当前防除冰技术的基础上,采用组合防除冰技术具有良好的发展前景。

【总页数】16页(P50-65)【作者】郭时毅;安江峰;吴军;郑鹏华【作者单位】中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司;湖北武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站;新疆尉犁大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站【正文语种】中文【中图分类】TM315【相关文献】1.风力发电机叶片几种防覆冰和除冰技术研究及展望2.风力发电机组叶片防冰除冰技术研究进展3.风力发电机叶片覆冰状况及防冰除冰措施4.风力发电机叶片覆冰机理及防冻除冰技术的研究进展5.风力机叶片覆冰机理与防除冰技术研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

风力发电机组风机叶片对涂料的要求
大型风电叶片的吊装费用昂贵且费时，一般运行10年以上才进行一次维护，因此对保护叶片的涂料要求极高。

⑴叶片涂料与底材要有优异的附着力，目前行业内公认的指标要求是采用ISO 4624：78的拉开法测定不小于 5 MPa。

⑵具有良好的弹性，可以随同叶片的形变而变化，不至开裂。

⑶具有良好的耐磨损性，可以很好地抵抗风沙及雨水对漆膜的侵蚀与冲刷。

⑷涂膜具有极佳的耐紫外光性能，10年以上光泽无明显的变化、无粉化、剥落、霉变。

⑸风电叶片在运输和安装过程中可能被润滑油、液压油等污染，需用有机溶剂清洗，所以漆膜要耐有机溶剂、液压油、润滑油等。

⑹风场环境昼夜温差较大，叶片在特定高度的运行过程中最高温度可到50 ℃，最低能到-30 ℃，所以叶片涂料要能承受高低温的变化。

⑺良好的施工性，一次成膜厚度可达70 ~ 100μm，适合大面积喷涂，干燥速度快，施工周期短，生产效率高。

溶剂型底漆和弹性聚氨酯面漆配套体系是较理想效果较好，经过大量的试验和测试可以满足使用要求。

此种叶片防护层，被大多数叶片生产厂家采用，实际应用效果很好。

风机叶片覆冰机理与预测分析摘要：叶片覆冰是降低风机整体结构性能与发电效率的最主要原因。

风机叶片表面覆冰后会改变气动性能，从而降低风力机的发电效率。

同时，覆冰会引起叶片载荷增大和质量分布不平衡，从而使结构本身的固有频率有所改变，可能会导致风机叶片在运行中产生共振响应。

因此，本文探讨了风机叶片覆冰机理与预测，以供参考。

关键词：风机叶片；覆冰机理引言我国地域辽阔，风能资源蕴藏丰富，风能资源好的地方主要集中在西北及沿海地区，南方地区电力需求量大，有利于风电就地消纳。

但是，由于南方地区风资源丰富地区都在高海拔的山区和湖泊附近，南方冬季气候低温高湿，经常遇到低温冻害天气，风力发电机叶片的覆冰对风力机组的安全稳定生产带来了重大影响，所以研究有关风力机组防覆冰技术是十分有意义的。

1风机叶片覆冰机理1.1覆冰机理冰是受到低温影响，由液体进行放热后固化的产物。

目前，对于风机叶片覆冰问题大都基于飞机高空飞行覆冰机理进行研究。

虽然两者覆冰机理相同，从微观来看都是结构捕获大量过冷水滴后在结构表面冻结的过程。

但是，风机叶片结冰与飞机结冰的气象条件和过程有较大差别。

飞机结冰环境条件是由水汽团冷凝和冰晶等大气悬浮物组成，覆冰过程的主要特点是过冷水滴与结构表面短时间的高速撞击。

而风机叶片结冰气候条件是由冷冻的细雨、湿雪或结冰雾、云和霜等水汽凝结物沉积形成，覆冰主要特点是过冷水滴与结构表面长时间慢速撞击的过程。

飞机结冰研究已经有大量成熟成果。

但是，在雨和霜条件下，风机叶片结冰机理及冰形预测研究较少，还未形成风机结冰设计标准。

风机叶片覆冰气象条件需要满足冻结水滴气温（0℃以下）和大气中含有三种状态水（水蒸气、液态水和固态）。

风机在高寒潮湿地区工作时，大气环境中的过冷水滴会随风飘过风机。

由于不同直径水滴具有不同质量和惯性力，撞击叶片时具有不同的运动轨迹。

这些决定了冰量、冰厚及冰密度等覆冰类型。

1.2覆冰类型及分类叶片表面结冰主要有雨凇、雾凇和混合凇三种类型：雨凇。

浅谈风电机组覆冰的影响及应对措施
1.机翼叶面结冰会导致没有产生足够的升力，使得整个风机的性能下降，输出功率减小，损失电量。

2.机翼叶面结冰还容易导致不稳定飞行，进而向上或向下摆荡，对降风塔造成冲击，进而对钢丝绳等机电设备产生影响。

3.覆冰还可能使叶片的质量变大，导致机组动平衡状态严重变化，影响风机内部物流的均匀性，产生额外的机械负荷，甚至可能导致机组失衡，产生机械振动，造成风机损坏。

4.冰的重量和形状也会影响叶轮的机械强度、弹性模量等指标，从而影响其性能和安全运行。

二、应对措施
1.加热系统
一个常见的方法是使用加热系统，在叶片表面贴上电热膜进行加热，及时融化覆冰，确保机组不受覆冰影响。

2.气动防冰系统
气动防冰系统也是一个比较有效的应对措施。

该系统通过利用风机叶片的涡流，将前方的热气流向后推送到风机叶片上，从而使其表面温度提高，防止结冰。

该系统采用先进的流体力学原理，具有稳定性高、能耗低、保护效果好等优点。

3.机翼叶面涂层
涂覆一层特殊的溶液或润滑油，可有效减少覆冰的产生。

这种方法保护效果好，但是需要定期维护。

4.机组检修
定期对机组进行检修，检查机组中的故障率，如风机叶片损坏、控制系统故障等，及时进行修复，提高机组的运行安全性。

5.机组自动监测
机组自动监测系统可在机组异常状态出现之前及时进行预警，并进行相应措施。

结语
综上所述，风电机组覆冰的影响是显而易见的，机组防冰措施的研究无疑是提高风电安全性和可靠性的重要步骤之一。

未来，随着技术的不断进步，防冰技术必将得到进一步升级，促进风电行业的发展。

风机叶片覆冰案例：2016年1月23日至2016年1月26日受湿冷天气影响，某风场部分风机覆冰停运。

该风场在一月份共计有3次覆冰，累计停运时间85.32小时，根据当时停机风速3.58m/s，计算得到损失电量约为39220kw·h。

一、叶片覆冰的影响叶片覆冰是在室外温度接近甚至低于0℃，并且空气湿度比较大的情况下（如大雾天气），造成的叶片周围被冰所覆盖的现象。

在冻雨或雨雪天气，并且遇到低温时，叶片极易产生覆冰。

叶片覆冰对风机所产生的影响呢如下：（1）影响叶片的气动性能，从而影响发电量。

风机叶片覆冰，则它的空气动力学轮廓就会变形，减小风能利用系数，从而影响风机的输出功率，使发电量大大减少。

（2）影响叶片寿命，增加维护成本。

另外，叶片表面的大量覆冰会引起风机的附加载荷与额外的振动，从而降低其使用寿命。

如果采用主动除冰的方法，自然会增加其维护成本。

若果采用被动除冰的方法，即在生产制造时就考到覆冰问题或增加除冰设备，会相应增加其运营和维护的成本。

（3）形成了安全隐患。

随着温度的回升，叶片上的覆冰在叶片旋转产生的机械力和自身重力的双重作用下，很容易被甩出去。

而这些落冰可能会损害建筑物和车辆，甚至会伤害到风场的工作人员或者普通公众，埋下了安全隐患。

也正是考虑到这点，所以在确认风机叶片覆冰后，需立即对风机手动停机。

二、除冰方案1、主动除冰可分为敲击等方式的直接除冰法。

最常用的是人工击碎覆冰，但是覆冰多发生在大雪封路时，维护人员不能及时就地处理。

另外，此方法也可能会对叶片造成某些损伤。

2、被动除冰（1）机械除冰利用振动、超声等方式的间接除冰法。

（2）热力除冰利用各种热能加热物件，使物件表面温度超过0℃，从而达到除冰的效果。

常见的方法有电阻丝加热除冰、表面间接加热除冰等。

（3）涂层除冰涂层除冰是通过减弱覆冰与涂层表面之间的粘结力来实现叶片除冰。

目前防冰涂料的类型有：丙烯酸类、聚四氟乙烯类、有机硅类。

三、技术指标（1）防覆冰效果显著。

风机叶片覆冰村民告知书-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述风机叶片覆冰是指在寒冷的冬季或低温环境下，风机叶片表面结冰的现象。

这种现象可能对风机的正常运行造成严重影响，因此需要采取措施来预防和处理。

本文将从以下几个方面对风机叶片覆冰问题进行分析和探讨。

首先，我们将介绍叶片覆冰的原因，包括气候条件、湿度和风速等因素对叶片结冰的影响。

其次，我们将探讨叶片覆冰可能带来的危害，包括对风机性能的影响、安全隐患和维护成本等方面的考虑。

最后，我们将介绍一些预防和处理叶片覆冰的方法和技术，包括加热系统的应用、人工除冰和自动监测系统的使用等。

通过本文的阅读，您将了解到风机叶片覆冰问题的严重性和影响，以及如何采取相应的措施来预防和处理这一问题。

我们希望通过这篇告知书，能够提高村民对叶片覆冰问题的认识，并鼓励他们积极参与到风机叶片覆冰的预防工作中来。

只有我们共同努力，才能确保风机的正常运行和可靠性，为村民们提供持续的电力供应。

在接下来的章节中，我们将进一步详细介绍叶片覆冰问题的原因、危害以及预防与处理方法。

让我们一起来探索这一重要的议题吧！【1.2 文章结构】本文将围绕着风机叶片覆冰问题展开讨论，并且分为引言、正文和结论三个主要部分。

引言部分将首先对叶片覆冰问题进行概述，介绍叶片覆冰的背景和相关情况，引发读者对该问题的关注。

接着，本文将详细探讨叶片覆冰的原因，解析导致叶片覆冰的主要因素，例如气象条件、湿度和温度等，以便读者更好地理解这一问题的成因。

正文部分将进一步探讨叶片覆冰的危害，分析覆冰对风机运行和可靠性的负面影响，比如降低功率输出、增加机械负荷、影响运行稳定性等。

同时，将介绍叶片覆冰带来的安全隐患，如冰块脱落可能对周围环境和人员造成伤害等。

随后，将重点介绍叶片覆冰的预防与处理方法，包括采用喷洒抗冰液、加热装置或改进叶片表面涂层等措施。

同时，还会对村民在叶片覆冰问题中的重要作用进行强调，鼓励他们积极参与到叶片覆冰的预防和处理工作中。