CN109653966A - 一种风力机翼段防除冰测试方法 - Google Patents

一种风力机翼段防除冰测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明设计风力机防除冰试验技术领域，公开了一种风力机翼段防除冰测试方法，根据风力机运行当地的风速、风向、温度及空气湿度，设定结冰风洞模拟风力机翼段结冰试验参数；用三维扫描装置扫描风力机翼段得到翼段的三维模型；启动结冰风洞进行风力机翼段结冰试验，同时向风力机翼段空腔中通入热气流；采用三维扫描装置扫描结防除冰试验后风力机翼段外形，获得防除冰试验后翼段的三维模型；对比风力机防除冰试验前、后的翼段三维模型，确定风力机翼段是否结冰。本发明针对风力机翼型翼段，在结冰条件下向风力机翼段通入热气流进行规定时间内的防冰效果考核，为风电企业提供控制策略制定依据，以提高发电效率。

Description

一种风力机翼段防除冰测试方法
技术领域
本发明设计风力机防除冰试验技术领域，具体涉及一种风力机翼段防除冰测试方法。
背景技术
寒冷气候地区都蕴含着丰富的风能资源。一方面，位于高海拔或高纬度的寒冷地区通常具有较高的风速；另一方面，低温条件下空气密度的上升也会使得风力机发电功率增加。但是寒冷气候条件下极端低温及风力机结冰所导致的一系列问题，成为限制寒冷气候条件下风能利用的核心瓶颈。
寒冷气候条件下，风力机叶片结冰会导致叶片气动性能下降、质量分布不均、风轮附加震动以及控制策略失效等一系列问题，严重影响寒冷气候条件下的风资源利用。尤其对于我国来说，随着风电的快速发展，常规优质风场已开发殆尽。风资源丰富的寒冷地区已得到越来越广泛的关注。因此，研究风力机结冰问题，深化对风力机结冰过程的认识，对发展风力机防除冰方法，提升寒冷气候条件下的风资源利用率具有重要意义。
目前尚未发现有风力机翼段防除冰的风洞试验方法。因此亟需构建一种可以直接、准确地得到风力机防除冰的风洞试验方法，为风电企业提供控制策略制定依据，提高发电效率。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种风力机翼段防除冰测试方法，针对风力机翼型翼段，在结冰条件下同时开启其防除冰系统进行规定时间内的防冰效果考核，为风电企业提供控制策略制定依据，以提高发电效率。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种风力机翼段防除冰测试方法，包括如下步骤：
S1：将风力机安装在结冰风洞内，根据风力机运行当地的风速、风向、温度及空气湿度，设定结冰风洞模拟风力机翼段结冰试验参数，包括结冰风洞内的风速、制冷温度、制冷时间、空气中水物含量及风力机叶片迎角；
S2：用三维扫描装置扫描风力机翼段得到翼段的三维模型；
S3：启动结冰风洞进行风力机翼段结冰试验，同时向风力机翼段空腔中通入热气流；
S4：采用三维扫描装置扫描结防除冰试验后风力机翼段外形，获得防除冰试验后翼段的三维模型；
S5：对比风力机防除冰试验前、后的翼段三维模型，确定风力机翼段是否结冰。
进一步地，步骤S3中实时测量热气流的流量及温度值，通过调整热气流的流量或温度，测量热气流的流量及温度计算防除冰能耗，确定最小能耗防除冰，降低防除冰成本。
进一步地，步骤S4中的三维扫描装置为激光三维扫描仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对风力机翼型翼段，在结冰条件下同时开启其防除冰系统进行规定时间内的防冰效果考核，为风电企业提供控制策略制定依据，提高发电效率；同时通过调整热气流的流量或温度，测量热气流的流量及温度计算防除冰能耗，确定最小能耗防除冰，降低防除冰成本。
附图说明
图1为实施例中风力机翼段防除冰测试方法的流程图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
参见图1，一种风力机翼段防除冰测试方法，包括如下步骤：
S1：将风力机安装在结冰风洞内，根据风力机运行当地的风速、风向、温度及空气湿度，设定结冰风洞模拟风力机翼段结冰试验参数，包括结冰风洞内的风速、制冷温度、制冷时间、空气中水物含量及风力机叶片迎角；
S2：用三维扫描装置扫描风力机翼段得到翼段的三维模型；
S3：启动结冰风洞进行风力机翼段结冰试验，同时向风力机翼段空腔中通入热气流；
S4：采用三维扫描装置扫描结防除冰试验后风力机翼段外形，获得防除冰试验后翼段的三维模型；
S5：对比风力机防除冰试验前、后的翼段三维模型，确定风力机翼段是否结冰。
在本实施例中，结冰风洞包括可调节风洞试验风速的供风系统和用于控制风动内温湿度的结冰控制系统，风力机安装在结冰风洞内，使风力机的叶片迎风面朝向来流方向；供风系统为风洞提供试验风速，结冰控制系统控制试验环境条件，试验环境条件包括结冰风洞内的风速、制冷温度、制冷时间、空气中水物含量及风力机叶片迎角，通过对风速、制冷温度、制冷时间、空气中水物含量及风力机叶片迎角即可模拟风力机实际运行环境。三维扫描装置用于对试验前和试验后的风力机翼段形状进行三维扫描，分别生成试验前的翼段模型和结冰后的翼段模型，在结冰后的翼段模型基础上抠除结冰前的翼段模型即为结冰冰形，通过截取叶片翼段三维模型不同位置的截面，获得该处截面结冰冰形。
为减小风力机叶片的重量，风力机的叶片为中空结构，通过向叶片中通入热气流，以进行对风力机叶片进行防除冰；试验过程中通入的热气流会起到防除冰效果，通过观察翼段截面是否结冰或结冰冰形的大小，判断防除冰效果，实现热气防除冰在规定时间内的防冰效果考核。若在给的的热气流条件下，翼段经规定时间结冰条件运行后，翼段结冰判断为不合格，翼段不结冰判断为合格。
步骤S3中实时测量热气流的流量及温度值，通过调整热气流的流量或温度，测量热气流的流量及温度计算防除冰能耗，确定最小能耗防除冰，降低防除冰成本。
步骤S4中的三维扫描装置为激光三维扫描仪，激光三维扫描仪用于对试验前和试验后的风力机翼段形状进行三维扫描，分别生成试验前的翼段模型和结冰后的翼段模型，在结冰后的翼段模型基础上抠除结冰前的翼段模型即为结冰冰形，操作简便，易于获得精准的翼段三维模型。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种风力机翼段防除冰测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将风力机安装在结冰风洞内，根据风力机运行当地的风速、风向、温度及空气湿度，设定结冰风洞模拟风力机翼段结冰试验参数，包括结冰风洞内的风速、制冷温度、制冷时间、空气中水物含量及风力机叶片迎角；
S2：用三维扫描装置扫描风力机翼段得到翼段的三维模型；
S3：启动结冰风洞进行风力机翼段结冰试验，同时向风力机翼段空腔中通入热气流；
S4：采用三维扫描装置扫描结防除冰试验后风力机翼段外形，获得防除冰试验后翼段的三维模型；
S5：对比风力机防除冰试验前、后的翼段三维模型，确定风力机翼段是否结冰。
2.根据权利要求1所述的风力机翼段防除冰测试方法，其特征在于：步骤S2中实时测量热气流的流量及温度值。
3.根据权利要求1所述的风力机翼段防除冰测试方法，其特征在于：步骤S3中的三维扫描装置为激光三维扫描仪。
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