結(jié)冰傳感器在風(fēng)力發(fā)電機葉片上的
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一、概述
風(fēng)力機葉片結(jié)冰會改變風(fēng)力機葉片的氣動外型并降低風(fēng)力機的運行效率。假如葉片覆冰會改變?nèi)~片的外部形狀和氣動性能,增大葉片阻力、減少升力,影響全機操縱性、穩(wěn)定性;最終導(dǎo)致風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率降低,嚴重的可導(dǎo)致葉片的損毀,發(fā)生運行事故,風(fēng)力機葉片結(jié)冰已經(jīng)成為保證風(fēng)力機安全運行需要解決的迫切問題。首先介紹結(jié)冰的快速計算理論，光纖式結(jié)冰傳感器理論和微弱信號檢測理論，然后以此為基礎(chǔ)分別從探測器（包括光纖傳感器），信號處理電路，上位機監(jiān)控軟件和通信協(xié)議四大方面對系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計。探測器和信號處理電路實現(xiàn)了從傳感器端的微弱結(jié)冰狀態(tài)變化到采集端的顯著電壓信號變化；上位機監(jiān)控軟件主要完成了串口通信模塊設(shè)計，數(shù)據(jù)圖形顯示模塊設(shè)計，數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計，對硬件系統(tǒng)傳送過來的結(jié)冰電壓信號進行處理，并提供良好的人機界面，顯示當(dāng)前結(jié)冰告警狀態(tài)，并把實時數(shù)據(jù)保存到文件夾中。完成了本系統(tǒng)的結(jié)冰的信號處理和雨水干擾的分析。
現(xiàn)場實踐結(jié)果表明：本系統(tǒng)用于風(fēng)力機結(jié)冰檢測是可行的，可完成結(jié)冰告警功能。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)今的風(fēng)力發(fā)電機裝機總量約為50,000 MW，并且該數(shù)字以每年30%的比例高速增長。風(fēng)力發(fā)電作為風(fēng)能利用的主要方式，是當(dāng)今清潔能源中技術(shù)較成熟和發(fā)展前景較好的發(fā)電方式。 風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式，其原理是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的風(fēng)速(微風(fēng)的程度)，便可以開始發(fā)電。 需要注意的是，由特定氣候條件所引發(fā)的風(fēng)力機葉片結(jié)冰會給風(fēng)力機的安全和高效運行帶來較大危害。當(dāng)風(fēng)力機葉片表面發(fā)生結(jié)冰后，其氣動外型會受到破壞，此時風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率會大大降低；當(dāng)結(jié)冰累積到一定程度后，風(fēng)力機葉片更有可能發(fā)生損毀并且引發(fā)運行事故。 目前在風(fēng)力機葉片結(jié)冰狀態(tài)檢測領(lǐng)域的研究和應(yīng)用還處于初期階段。應(yīng)用已有的結(jié)冰狀態(tài)分析方法和新型的光纖式結(jié)冰傳感器等，實現(xiàn)對風(fēng)力機葉片結(jié)冰狀態(tài)檢測，及時準確獲取風(fēng)力機葉片的結(jié)冰狀態(tài)，從而進行結(jié)冰預(yù)警，結(jié)冰檢測，消除結(jié)冰對風(fēng)力機的危害，這對風(fēng)力發(fā)電事業(yè)具有很重要的意義。
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