目前中南部地區(qū)已有多個(gè)風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)葉片結(jié)冰現(xiàn)象，請(qǐng)大家注意防范葉片結(jié)冰對(duì)機(jī)組帶來(lái)的危害!
積冰的影響
1、當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片表面大量積冰時(shí)，由于每個(gè)葉片上的冰載不同，使機(jī)組的不平衡載荷增大，從而降低風(fēng)機(jī)的零部件壽命，對(duì)機(jī)組造成較大的危害;
2、由于積冰厚度不一，葉片原有的氣動(dòng)外形將發(fā)生改變，降低機(jī)組的風(fēng)能利用系數(shù)，從而造成發(fā)電功率降低，嚴(yán)重時(shí)還可造成風(fēng)電機(jī)組無(wú)法正常啟動(dòng);
3、風(fēng)機(jī)上的測(cè)風(fēng)儀結(jié)冰后，將無(wú)法正常工作，使測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行和控制;
4、結(jié)冰后，如果風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，拋出的冰層碎塊或掉落的大冰塊可能會(huì)傷害到風(fēng)機(jī)自身及其附近的人或物。
低溫的影響
1、由于空氣密度隨著溫度的降低而增大，因此低溫環(huán)境會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組額定出力增加，出現(xiàn)過(guò)發(fā)過(guò)載的情況;
2、風(fēng)機(jī)出現(xiàn)低溫疲勞問(wèn)題，嚴(yán)重情況下可造成焊縫斷裂;
3、風(fēng)電機(jī)組所使用的潤(rùn)滑油將隨著溫度的降低粘稠度增大，流動(dòng)性變差，風(fēng)機(jī)需要潤(rùn)滑的部位可能無(wú)法得到充分的油量供應(yīng)，從而危及風(fēng)機(jī)設(shè)備的安全。
因此，在冰凍災(zāi)害天氣發(fā)生前的有效預(yù)警時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確高效地傳遞天氣預(yù)測(cè)預(yù)警信息至關(guān)重要。高精度氣象預(yù)測(cè)預(yù)警服務(wù)方案，可以最大程度上預(yù)防葉片結(jié)冰對(duì)機(jī)組的危害，優(yōu)化客戶(hù)資源配置，降低客戶(hù)財(cái)產(chǎn)損失，確保人員和設(shè)備安全。
為什么風(fēng)機(jī)葉片上會(huì)結(jié)冰
當(dāng)環(huán)境中濕度較大并且溫度低于0度時(shí)，風(fēng)機(jī)葉片就有可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象。在環(huán)境濕度一定的情況下，如果風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，葉尖相對(duì)速度大，相應(yīng)的葉片表面換熱系數(shù)就大，并且過(guò)冷水滴以及濕雪在葉片表面的堆積速率增加，從而導(dǎo)致葉片運(yùn)行過(guò)程中，更容易加劇結(jié)冰。
葉片上的結(jié)冰可謂五花八門(mén)，影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行的結(jié)冰類(lèi)型主要有云中覆冰和降水覆冰，其中云中覆冰是指過(guò)冷水滴高速拍打在結(jié)構(gòu)表面而凍結(jié)，又分為明冰和霜冰;降水覆冰主要指融雪在低溫下重新凍結(jié)。明冰形成的過(guò)程較慢，因此相對(duì)密實(shí)，成透明色，附著力大。由于其冰型不規(guī)律，對(duì)葉片氣動(dòng)影響嚴(yán)重且附著力大，不易脫落;而霜冰形成較快，冰粒之間充滿(mǎn)空氣，因此成乳白色，其形狀較光滑，對(duì)氣動(dòng)影響過(guò)程緩慢且附著力小，較易脫落。融雪在低溫下重新凍結(jié)后，附著力介于明冰與霜冰之間，對(duì)氣動(dòng)的影響也介于兩者之間。
值得注意的是，風(fēng)機(jī)結(jié)冰對(duì)發(fā)電量、葉片以及整機(jī)都存在較大負(fù)面影響和危害，所以確保機(jī)組運(yùn)行安全是結(jié)冰期運(yùn)行的最高考量要素，以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)并盡量降低經(jīng)濟(jì)損失。比如，某風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)由于葉片結(jié)冰后持續(xù)運(yùn)行，最終導(dǎo)致葉片超載斷裂、機(jī)組倒塌的事故(見(jiàn)圖1)。
圖1：風(fēng)機(jī)由于結(jié)冰導(dǎo)致葉片斷裂、機(jī)組倒塌
葉片上結(jié)冰的危害有多大
通常來(lái)看，葉片結(jié)冰會(huì)最先發(fā)生在翼型敏感的前緣部位，這會(huì)明顯降低葉片升力系數(shù)，增加葉片阻力系數(shù)，導(dǎo)致發(fā)電量降低，圖2描述了葉片覆冰后的功率曲線(xiàn)異常波動(dòng)情形。更嚴(yán)重的是，進(jìn)一步的覆冰會(huì)導(dǎo)致翼型失速攻角提前，葉片進(jìn)入失速區(qū)域，氣動(dòng)特性發(fā)生劇烈波動(dòng)，從而引起風(fēng)機(jī)葉片顫振，甚至引起整機(jī)的共振。如圖3所示，葉片嚴(yán)重覆冰后，其上翼型的失速攻角提前至7.5°。當(dāng)該截面攻角大于失速攻角時(shí)，該截面升力系數(shù)急劇下降，會(huì)引起葉片額外的載荷波動(dòng)以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)，損害葉片的疲勞壽命。
同時(shí)，覆冰所帶來(lái)的冰塊附加重量，以及升阻系數(shù)的巨大變化，會(huì)使得整機(jī)的靜載和動(dòng)載明顯增加，極有可能最終引發(fā)極限超載，導(dǎo)致葉片斷裂甚至機(jī)組傾覆的災(zāi)難后果。而在化冰期間，隨著環(huán)境溫度上升引起覆冰的融化，伴隨葉片的高速運(yùn)行，葉片表面冰塊甩出可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，造成周邊居民的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷害。這風(fēng)機(jī)葉片上結(jié)冰的危害之大真是令人驚心!
圖2：覆冰后的功率曲線(xiàn)異常波動(dòng)
圖3：翼型結(jié)冰前后升力系數(shù)
