風(fēng)力機槳葉超聲波防除冰理論與技術(shù)研究.pdf

1、在濕冷地區(qū)運行的風(fēng)力機組，結(jié)冰是影響風(fēng)力機安全可靠性的主要因素之一。槳葉覆冰使風(fēng)力機組效率降低，輸出功率減少，嚴重覆冰時還將導(dǎo)致機組的非計劃停機，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
　　 由于目前還沒有成熟的風(fēng)力機槳葉除冰技術(shù)，本文提出了一種基于超聲波技術(shù)的槳葉除冰新方法，探明了超聲波對覆冰的作用機理，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)耦合分析的計算模型，計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)論與實驗結(jié)果相吻合，基于此，超聲波的風(fēng)力機槳葉除冰技術(shù)是有效的。
　　 本文對槳葉的覆冰機理與影響槳葉覆冰的因素進行了研究。根據(jù)槳葉覆冰的特點，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，計算了槳葉在靜止狀態(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、覆冰厚度對槳葉動力特性的影響，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，對覆冰槳葉進行耦合計算，得到覆冰與基板界面處的節(jié)點應(yīng)力值，并與覆冰的最大粘附應(yīng)力0.4MPa進行比較，得到應(yīng)用于風(fēng)力機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)境實驗室中模擬大氣結(jié)冰環(huán)境，監(jiān)測不同氣象條件對槳葉覆冰的影響，得出覆冰厚度與溫度、濕度、時間之間的關(guān)系曲線。同時，利用自行開發(fā)的超