風(fēng)力機(jī)槳葉超聲波防除冰理論與技術(shù)研究.pdf

1、在濕冷地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)組，結(jié)冰是影響風(fēng)力機(jī)安全可靠性的主要因素之一。槳葉覆冰使風(fēng)力機(jī)組效率降低，輸出功率減少，嚴(yán)重覆冰時(shí)還將導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 由于目前還沒有成熟的風(fēng)力機(jī)槳葉除冰技術(shù)，本文提出了一種基于超聲波技術(shù)的槳葉除冰新方法，探明了超聲波對(duì)覆冰的作用機(jī)理，推導(dǎo)出界面剪切應(yīng)力集中系數(shù)與輸入功率之間的定量關(guān)系。通過建立壓電結(jié)構(gòu)耦合分析的計(jì)算模型，計(jì)算得到換能器不同安裝距離下的最佳除冰頻率，所

2、得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，基于此，超聲波的風(fēng)力機(jī)槳葉除冰技術(shù)是有效的。
　　 本文對(duì)槳葉的覆冰機(jī)理與影響槳葉覆冰的因素進(jìn)行了研究。根據(jù)槳葉覆冰的特點(diǎn)，在Solidworks軟件中建立潔凈與覆冰槳葉的物理模型，借助有限元分析軟件ANSYS，計(jì)算了槳葉在靜止?fàn)顟B(tài)下、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下及不同覆冰厚度下的前五階固有頻率與振型，得到轉(zhuǎn)速、覆冰厚度對(duì)槳葉動(dòng)力特性的影響，這些研究為槳葉覆冰狀態(tài)檢測提供了理論依據(jù)。
　　 利用所建立的槳葉覆冰物理

3、模型，對(duì)覆冰槳葉進(jìn)行耦合計(jì)算，得到覆冰與基板界面處的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力值，并與覆冰的最大粘附應(yīng)力0.4MPa進(jìn)行比較，得到應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)槳葉的最佳除冰頻率及換能器的安裝間距。本文建議選用最佳除冰頻率93.1kHz，換能器安裝間距12mm。
　　 在理論研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了超聲波防冰、除冰原型裝置6套。并在人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中模擬大氣結(jié)冰環(huán)境，監(jiān)測不同氣象條件對(duì)槳葉覆冰的影響，得出覆冰厚度與溫度、濕度、時(shí)間之間的關(guān)系曲線。同時(shí)，利用自行開發(fā)的超