基于高分子電熱膜的風電葉片除冰技術(shù)研究.pdf

1、在冬季風電機組的運行過程中，其葉片表面不可避免會遭受到霜冰的危害，對風電機組發(fā)電效率以及葉片整體結(jié)構(gòu)強度帶來巨大的影響。目前風電葉片的除冰手段比較單一，并很難達到滿意的除冰效果。只能通過犧牲葉片機組的發(fā)電效率或通過消耗大量的人力和物力來維持冬季風電機組的運行。此外由于缺乏可靠的電熱除冰功率密度計算模型，從除冰效果考慮，不得不盡可能的提高除冰功率密度，造成能源不必要的浪費。因此設(shè)計可靠的除冰技術(shù)與電熱除冰功率密度數(shù)學計算模型對確保冬季風場

2、中風電機組安全高效的運行具有重要的工程意義。
　　本文首先借助于冰水相變傳熱理論并結(jié)合相變傳熱學中的近似分析法，推導(dǎo)出應(yīng)對不同氣象條件、冰層厚度與除冰時間的外部因素條件下，滿足除冰要求所需的電熱除冰功率密度數(shù)學計算模型。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度、冰層厚度與除冰時間是影響功率密度大小的主要因素。在FLUENT軟件的數(shù)值模擬中主要考慮了的葉片 GFRP蒙皮的吸熱，及冰層與空氣間對流換熱、輻射換熱以及相變吸熱的影響，分析了-25℃～-5℃環(huán)境

3、溫度、10mm～30mm冰層厚度和30min～60min規(guī)定除冰時間條件下的融冰厚度。對比融冰厚度的理論值、模擬值與實驗測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)三者基本相近，在規(guī)定的除冰時間里，皆滿足除冰要求。驗證了電熱除冰功率密度數(shù)學計算模型的可靠性。同時經(jīng)對比分析得出環(huán)境的溫度越低、冰層的厚度越大及除冰時間越短，達到除冰要求所需的電熱除冰功率密度越大。并且環(huán)境溫度對除冰功率密度大小的影響強于除冰時間，而除冰時間對其影響較冰層厚度更為明顯。
　　在此基礎(chǔ)

4、上，借助于葉片的生產(chǎn)技術(shù)，探究含有高分子電熱膜的風電葉片制作工藝，同時考慮相應(yīng)的防雷擊措施。并在室外環(huán)境下進行除冰實驗，結(jié)果表明基于高分子電熱膜的電熱除冰技術(shù)可以滿足實際工程應(yīng)用的除冰要求。
　　最后，針對基于高分子電熱膜的風電葉片除冰技術(shù)的能耗弊端，對葉片表面特性進行優(yōu)化，提出一種主被動復(fù)合除冰方式。并通過特定環(huán)境下的除冰實驗對復(fù)合除冰方式的可行性與可靠性進行了評估。該復(fù)合除冰系統(tǒng)不但滿足風電葉片的除冰要求，而且可以降低除冰能耗