【《某风力发电机气热法防除冰系统的设计案例》2300字】

某风力发电机气热法防除冰系统的设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16735某风力发电机气热法防除冰系统的设计案例 116601.1单只叶片加热系统设计 149771.2加热系统的电源选择与电源设计 2253741.3结冰监测系统与防除冰控制系统设计 41.1单只叶片加热系统设计风力机叶片结构组大多采用水平轴三叶片设计，各叶片的气热防冰方法与设计完全相同。本文阐述了单叶片的气热工作原理和设计。风机叶片内腔通过剪腹板分为前缘流道（叶片前缘侧）和后缘流道（叶片后缘侧）。两个通道在叶尖处相互连接。孔板在叶根处密封后，叶片内部形成一个封闭的内循环通道，如图1所示。，两通道在叶尖部位互相连通，在叶根处入孔板密封后在叶片内部形成一个封闭的内循环通道，如图1所示。图1叶片气热法防除冰工作示意叶片内空气加热防冰系统的主要设备包括风机、加热器、风道和挡风板。叶片的加热由轮毂上的加热控制系统控制。一般来说，叶片前缘结冰比较严重。因此，在叶片前缘通道中，应在叶根附近安装功率合适的鼓风机和大功率加热器。加热器出口可沿叶尖方向安装一个半径为200mm的耐热风管，距离叶根约10m。由于空间狭小，很难继续施工。风管出口处必须设计耐热导风板，固定导热管，将出口方向的热风与叶根方向的冷风隔离，以保证热风能同时对叶片进行连续加热，叶片本体内的热空气在鼓风机的作用下沿着自前缘通道到后缘通道的方向在叶片内循环流动。加热器的风道产生温度约为60-80℃的热空气,它在叶片前缘通道内循环换热，使叶片壳体的材料体不断受热，使叶片壳体外部温度升高。同时，由于热空气在叶片前缘通道和后缘通道之间的往复循环，在这一过程中，叶尖、后缘通道和叶根处的叶片材料也会不断受热，使叶片外表面的温度升高。因此，只要叶片内部的空气持续加热，叶片的外表面温度就会达到0℃以上,这样就可以达到在冬季为叶片表面除冰的目的。了使叶片加热系统工作更可靠，保护叶片，加热器需要采用以加热器出口温度为控制变量的无级功率调节策略，叶片防除冰工作系统可以有两种工作模式，防冰模式和除冰模式。1.防冰模式。为了在叶片表面接近釉面时启动防上釉模式，确保叶片表面不结冰，可选择加热器调节功率，将输出温度控制在70℃；这一过程取决于外部传感器感知大气环境条件的程度。2.除冰模式。为了保证安全，实现风机叶片表面的去冰融冰，通常在风机关闭时进行。根据外部传感器反馈的叶片表面的冰层厚度，可以选择加热器来调节功率，并将温度输出控制在90℃。1.2加热系统的电源选择与电源设计风电机组通常在塔底配置800kVA、690V、400kV干式变压器，为整个风电机组提供400V工作电源。但除满足风电机组本身400V工作负荷外，叶片加热系统加热器功率会不足，叶片防冰加热系统的加热功率有限，不能正常工作。同时，通过滑环装置获取风机叶片系统的电源和控制信号。德国SC168滑环装置如图2所示，4个电源动力环和28个信号环作为叶片变桨控制电源和信号传输通道。在风力机的设计和制造中，制造商通常只考虑用于叶片变桨系统控制的动力环和信号航空插头的配置，包括动力环的承载能力（80A）和信号通道数（16），但不考虑叶片加热防冰系统的备用配置。图2风力发电机组滑环装置SC168针对干式变压器的容量限制和滑环的电源插头和信号航空插头的限制，结合叶片防冰系统大功率加热器和信号控制系统的电源要求，从塔底干式变压器高压侧（690V）引入单独的电源为叶片式防冰系统供电，防冰系统大功率加热器和风机的工作电压为690V。需要更换和定制风机滑环，应增加4路690V电源环、相应的电源环航空插座和信号环航空插头、滑环电源通道和叶片加热电源系统，如图3所示。图3滑环装置改造及叶片加热器供电示意叶片加热系统以并联的连接方式从滑环输出端接入690V工作电压。这种接线方式，增加了风机叶片加热除防冰系统工作选择的灵活性，可以同时为三片叶片进行加热除冰，也可以针对某一支叶片或某两支叶片进行加热除冰，风机叶片加热除冰系统工作灵活性大大提高，并且也持续加热时间的选择也会更加方便。1.3结冰监测系统与防除冰控制系统设计发电机叶片气热防冰系统中的冰监测与运行控制系统主要由冰监测系统、冰数据分析与处理、电气控制和加热单元四部分组成。冰情监测系统总体框图如图4所示图4风力发电机结冰检测系统总体框图结冰监测单元：风机机舱顶部安装双光纤结冰监测传感器，全天监测风机叶片结冰状态。比如监测冰的类型，冰的厚度和结冰的速度。数据分析与处理单元：利用结结冰检测传感器所获取的结冰技术参数，结合风机叶片电子模型，分析数据，估算叶片表面的结冰分布以及整体结冰量，同时与线程实际情况进行结合，然后进行叶片传热效率分析来制定或修正加热器控制策略。电气控制单元：根据加热器的控制策略，采用PLC控制器实现叶片加热系统的运行和管理，结合结冰监测单元反馈的叶片温度，上传结冰状态的监测量，发出加热单元的加热执行指令。。加热单元：收到PLC指令后，启动并运行叶片内的鼓风机和加热器，产生循环热空气加热叶片内壳，然后通过热传导提高叶片表面温度，达到叶片表面防冰除冰的目的。图5风机机舱顶部结冰传感器采用PLC逻辑控制器控制，当安装在风力发电机机舱顶部的叶片结冰传感器获得外部环境导致叶片结冰的信号后，会将结冰信号传入到加热柜，然后和叶片内的温度传感器所获得的温度数据与所设定的除冰温度进行对比，再经过输入／输出口进行逻辑分析，由PLC逻辑控制器来判断并决定采用哪一种相应的模式。叶片加热系统运行的两种模式选择如下：1.防冰模式。当外部环境温度低于-2℃当湿度大于85%时，系统将开启防冰模式。加热控制策略应根据现场实际情况与得到的覆冰状态相结合，然