風(fēng)電廠冬季葉片覆冰原理分析

風(fēng)能是一種取之不盡，用之不竭的可再生能源。在社會主義快速發(fā)展的今天，風(fēng)力發(fā)電更是得到了普遍關(guān)注和大力發(fā)展，但是，具有豐富的風(fēng)資源地帶基本都在高寒地區(qū)和濕度大的沿海地帶，環(huán)境較為惡劣。風(fēng)電葉片在低溫條件下若遇到潮濕空氣、雨水、冰霜、雪等氣候天氣時，容易發(fā)生冰凍現(xiàn)象。葉片結(jié)冰對風(fēng)電廠運行及人員安全都會帶來影響，直接導(dǎo)致發(fā)電效率降低，甚至危及風(fēng)機(jī)及維護(hù)人員的安全。

結(jié)冰開始出現(xiàn)在冷空氣組成的云或霧的液滴接觸到物體表面的時候。大氣中的水汽凝結(jié)成水滴、凝華成冰晶，水滴和冰晶混合組成的直徑小于79μm可見聚合物漂浮在空中就形成了云。云中的水滴在溫度低于-40℃時會自發(fā)結(jié)冰，當(dāng)溫度在0~-40℃時，水滴還處在亞穩(wěn)定狀態(tài)，俗稱過冷狀態(tài)，需要經(jīng)過一段時間才會產(chǎn)生晶核并逐漸形成冰晶。一般來說，風(fēng)電葉片的結(jié)冰類型主要有云內(nèi)結(jié)冰和降水結(jié)冰兩種。
 
形成云或霧的超冷小水滴，當(dāng)接觸到低溫固體表面后將凝結(jié)成冰，這種現(xiàn)象稱為云內(nèi)結(jié)冰，有霧凇和雨凇兩種形式。霧凇是最常見的一種云內(nèi)結(jié)冰，分為軟霧凇和硬霧凇兩種。在空氣相對濕度較小、水滴直徑較小，溫度低于0℃的條件下會形成軟霧凇，產(chǎn)生的積冰密度和粘附力均較小。在空氣相對濕度較大的條件下會形成硬霧凇，這時產(chǎn)生的積冰密度和粘附力較大，很難清除。當(dāng)水滴落在葉片表面時，有的立即凝結(jié)形成霧凇，而有的會沿著葉片表面流動再凝結(jié)成冰，這就形成了雨凇，密度和粘附力非常強，它通常和降水結(jié)冰一起出現(xiàn)。表面一般呈透明狀均勻分布，有時也會形成極不對稱分布的冰柱，當(dāng)雨滴的溫度低于冰點時，雨凇容易在葉片的任何部位形成。另外，氣溫、風(fēng)速、降雨量等都會影響雨凇形成的速度。

降水結(jié)冰是由于凍雨或雨雪接觸到低溫固體表面而形成的一種結(jié)冰形式。降水結(jié)冰較云內(nèi)結(jié)冰的堆積率高得多，危害性更大。當(dāng)雨水落在低于0℃的葉片表面上就會形成凍雨，冰的密度和粘附力都非常大。
 
為此，德高潔提出了用機(jī)器人代替人工對葉片表面覆冰進(jìn)行清理的方案，并提出了解決方案。通過對德高潔自主設(shè)計的風(fēng)電塔筒清洗機(jī)器人進(jìn)行升級，加裝了可噴灑除冰劑的裝置，操作者可以通過遙控器控制爬壁機(jī)器人從而完成清洗除冰作業(yè)，實現(xiàn)利用人工智能機(jī)器人代替“蜘蛛人”，提高清掃效率，降低安全風(fēng)險，給風(fēng)電葉片除冰多了一條選擇之路。