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低温环境所导致的叶片结冰问题

2015-12-07 来源:复合材料译评站 浏览数:527

  通过一些物体的损伤来探查结冰情况,比如气动桅杆的断裂,输电线的断裂,虽然不能定量探测,至少也可以从这些方面知道严重结冰的情况。
  3、应对策略
  在低温环境运行风机可以选择多重策略:第一个参数就是预期的结冰周期。如果一个地方没有结冰记录,则不用采取特殊策略;如果一个地方存在较少结冰的情况,比如结冰周期为一年中的几天,则建议通过防结冰的方向标和风速仪结合温度测量、功率曲线检测等办法,抑或是在每个风场安装一种结冰传感器,等方式来探测结冰情况,在结冰周期内要么调整控制继续运行,要么停机或空转,这要取决于当地的位置情况,例如是否接近路边或可能受到潜在伤害的物体在附近。但需要清晰定义风机在哪种条件下会从结冰工况重新启动,根据自动检测结果或是人工目测判断均可。
  但对于长期结冰,如结冰周期长达几周的地方,就推荐使用主动防结冰系统或被动除冰系统。叶片可能因为结冰周期过长而长期停机,从而大量损失发电量。
  风机运行时,叶片在结冰工况旋转会在其前缘转捩点除聚积越来越多的冰层。随着旋转半径的增加线速度也随之增加,因此叶尖区域结冰要比其他部位相对严重,结冰量的多少与旋转半径近似成正比,如图5所示。
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  图5
  结冰分成两类,一类是霜冰,一类是纯粹的结冰,但实际更多的情况是两者混合的冰。已有文献研究显示,混合冰对叶片气动性能的影响更大,不仅降低气动升力也增大气动阻力。与图6给出了一个运行风机的结冰叶片横截面图,其前缘有结冰。横截面会因为结冰导致弦长增大。如果结冰弦长增大到一定程度,会因为作用在上面的气动力而发生断裂。然后再形成新的冰层,最后就会形成一个看起来有小锯齿的粗糙叶片表面。图6右图,给出了风机在低风速下空转的结冰情况。由于风速低且转速接近于0,冰层所受的气动力较小,而且没有离心力的作用。由于冰层和叶片界面的剪切力较小,所以冰层就可以在前缘累积较多,如图7所示。图7的中间部分显示了同一个风机的三支叶片,叶尖大量堆积的雪,达到一定程度时就会在尖部区域被甩出,但甩出的程度各不相同,因此就出现了气动和质量的不对称问题。
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