风力发电机叶片结冰检测系统

结冰传感器在风力发电机叶片上的

        使用说明书

一、概述

    风力机叶片结冰会改变风力机叶片的气动外型并降低风力机的运行效率。假如叶片覆冰会改变叶片的外部形状和气动性能,增大叶片阻力、减少升力,影响全机操纵性、稳定性;最终导致风能的转化效率降低,严重的可导致叶片的损毁,发生运行事故,风力机叶片结冰已经成为保证风力机安全运行需要解决的迫切问题。首先介绍结冰的快速计算理论，光纤式结冰传感器理论和微弱信号检测理论，然后以此为基础分别从探测器（包括光纤传感器），信号处理电路，上位机监控软件和通信协议四大方面对系统进行了详细设计。探测器和信号处理电路实现了从传感器端的微弱结冰状态变化到采集端的显著电压信号变化；上位机监控软件主要完成了串口通信模块设计，数据图形显示模块设计，数据存储模块设计，对硬件系统传送过来的结冰电压信号进行处理，并提供良好的人机界面，显示当前结冰告警状态，并把实时数据保存到文件夹中。完成了本系统的结冰的信号处理和雨水干扰的分析。

   现场实践结果表明：本系统用于风力机结冰检测是可行的，可完成结冰告警功能。据统计，现今的风力发电机装机总量约为50,000 MW，并且该数字以每年30%的比例高速增长。风力发电作为风能利用的主要方式，是当今清洁能源中技术较成熟和发展前景较好的发电方式。 风力发电是将风能转化为电能的发电方式，其原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的风速(微风的程度)，便可以开始发电。 需要注意的是，由特定气候条件所引发的风力机叶片结冰会给风力机的安全和高效运行带来较大危害。当风力机叶片表面发生结冰后，其气动外型会受到破坏，此时风能的转化效率会大大降低；当结冰累积到一定程度后，风力机叶片更有可能发生损毁并且引发运行事故。 目前在风力机叶片结冰状态检测领域的研究和应用还处于初期阶段。应用已有的结冰状态分析方法和新型的光纤式结冰传感器等，实现对风力机叶片结冰状态检测，及时准确获取风力机叶片的结冰状态，从而进行结冰预警，结冰检测，消除结冰对风力机的危害，这对风力发电事业具有很重要的意义。