赵冬
黑龙江龙源新能源发展有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150000
摘要：随着人们对环保重视程度的不断上升，风力发电技术的应用越来越广泛。风力发电技术具有清洁无污染的特点，对于我国实现可持续发展战略有着推动作用。但是，风力发电技术使用地区的冬季气温较低、湿度较大，容易导致风力发电机组叶片出现覆冰，影响风力发电的正常运行。因此，必须不断加大对风力发电机组叶片防冻除冰技术的研究，以保证风力发电的正常运行。
关键词：风力发电机；叶片；防冻除冰技术
1.风力发电机组叶片覆冰研究
1.1风力发电机组叶片覆冰影响
一旦风力发电机组叶片在出现覆冰情况以后，叶片翼型会出现不规则的变化，导致叶片的表面高度不均匀，同时还会导致叶片表面粗糙，不光滑。在此情况下，风力发电机组叶片阻力将会明显升高，气动性会出现降低的情况，最终导致风力发电性能下降，与此同时风能发电利用率也会出现一定程度的下降；另外，风力发电机组叶片出现覆冰情况将会导致叶片符合增加，再加上覆冰的不均匀，严重影响风力发电机组的运行质量，叶片也会因此而受到一定损伤，最终影响风力发电机组的稳定性。
1.2叶片覆冰原因
通常情况下，风力发电机组的建立需要保证地区风能资源的丰富性，而风能资源丰富的地区往往在冬季时温度较低，再加上空气中的湿度较大。正是由于气温上的特性，导致该地区在冬季空气中的水雾较多，容易形成冰点，且非常容易产生浓度较大的溶液滴。溶液滴的冰点低于水的冰点，在特定的条件下始终保持液态且不会出现冻结，但是由于其不具备稳定的状态，随时发生改变的可能性较大。因此，当风力发电机组叶片长期处于湿度较高且易结冰的环境中，叶片表面非常容易出现不同程度的覆冰情况。
1.3叶片覆冰类型
不同地域条件、不同条件的环境都将导致空气中冷却水滴的粘性特征具有差异性，因此，风力发电机组的叶片覆冰形状、特性等都具有差异性。针对不同地理位置、不同气候特征以及不同环境中覆冰种类的区别，笔者进行了详细的分析：
(1)根据冰层的不同，其表面形状主要分为雨凇、雾凇、混合凇以及湿雪等四类叶片覆冰类型；
(2)根据冰层形成机理的不同，将叶片覆冰类型主要分为云中覆冰，凝华覆冰以及降水覆冰三类；
(3)根据冰层在物体表面增长的特性，叶片覆冰可以分为干增长过程以及湿增长过程两大类。
据国际相关标准将覆冰类型进行具体的分类，其中包括三大类型，即云冰、沉降冰以及积霜。其中，不同种类的覆冰类型又可进行更加细致的分类。
1.4影响风力发电机叶片覆冰因素
在影响风力发电机叶片覆冰的原因上主要分为环境因素以及自身因素两大类。在影响因素中最为重要的影响因素为环境因素。比如：空气中的风速、温度等。
首先，当风力发电机所处环境中的温度下降到零度以下时，便达到了冻结温度，在此情况下叶片就会出现覆冰情况；
其次，当环境中空气的湿度比较高时，相对湿度＞85%，叶片就会出现覆冰；
最后，当空气中的风速达到1-10m/s，气流的机会带动空气中的水滴进行运动，叶片表面就会凝结足够的水滴，进而形成叶片覆冰。
2. 风力发电机组叶片覆冰预防措施
2.1溶液防冰
在预防风力发电机组叶片覆冰的预防措施上，将防冰液涂抹到叶片表面，以达到降低溶液冰点的作用，该方式称之为溶液防水。在溶液防水措施的实施过程中，将防冰液涂抹到叶片上，叶片在转动过程中，防冰液与空气中的水滴相互混合，从而降低溶液冰点。尽管该方式在使用过程中效果良好，但是存在一定缺陷。比如：持续时间短，无法维持长时间的覆冰预防。另外，当温度处于极地时，溶液防冰的效果也会受到一定影响，因此该方式在操作性以及经济性上都无法达到最佳状态。
2.2热能防冰
在热能防冰技术的使用过程中，通过热能对其中重要零部件进行针对性的加热，使得表面温度升高，预防覆冰情况的发生。目前常用的热能防冰技术包括电热、气热两种。
电热指的是，在叶片制造过程中，将相应的防冰装置安装上去，在需要时通过电能对其中的零部件进行加热处理，有效防冰。该方式是目前风力发电机叶片防覆冰方式中较为常用的技术之一。
气热防冰指的是通过叶片空腔内的通风管道，利用加热器与鼓风机的运行产生暖风，通过暖风的输送，内部零件获得加热，避免覆冰的出现。
2.3涂层防冰
在覆冰的预防措施中，涂层防冰技术就是在叶片上涂抹特殊的涂料，利用涂料的特殊性，大大减小冰层与叶片之间的粘结力，最终使得覆冰融化。在目前常用的涂料类型中主要包括有：聚四氟乙烯，内烯酸及有机硅等。这些涂料不仅能够到非常有效的防冻作用，同时还能够大大增加对叶片的保护作用，降低腐蚀性，具有非常良好的环保特质，周边环境不会因此受到影响。但是，由于其具有特殊性致使在该方式的使用过程中需要具备非常强的憎水性，从而导致叶片表面粘附性受到影响，当叶片在处于高强度的运转工作时，涂料无法有效粘附其表面。另外，由于涂料非常容易老化，随着时间的推移作用容易受到影响，进而需要经常性的进行维护与修补。
3.风力发电机组叶片除冰方法
3.1机械除冰
机械除冰，顾名思义就是利用机械设备、人工等方式将叶片上已经存在的冰层进行清除。在冰层的处理上，首先需要将表面的冰层进行仔细的击碎，再通过震动、离心力等方式，将击碎的碎冰脱离叶片，从而去掉叶片上的覆冰。据了解，在当前的除冰方式中，绝大部分都会选择人工除冰的方式，该方式操作比较简单，再加上具有非常强的实用性，因此应用比较广泛，但是在该方式的使用中，需要将叶片关闭后才能够进行除冰工作，具有一定的局限性。
3.2气动带除冰
将碰撞管或者是膨胀袋安装到叶片的前缘位置，当叶片表面出现覆冰情况时，利用膨胀技术将表面已经形成的冰层进行击碎处理，使其脱落。该技术常常使用在飞机机翼上。飞机部件表面都具有膨胀管，当机翼出现覆冰时，膨胀管会脱落其表面的冰层，从而保证飞机的正常运行。该方式在目前风力发电机组叶片覆冰除冰上应用逐渐增多，但是由于其经济成本较高，进而推广使用起来具有一定困难。
4.结语
综上所述，随着环保意识在我国社会中的推行，风力发电技术应用将越来越广泛。叶片覆冰是影响风力发电机组正常运行的重要原因之一，在叶片覆冰的预防、去除工作上还需要进行不断的完善与进步，也确保叶片运行的运行质量。
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