通過一些物體的損傷來探查結冰情況,比如氣動桅桿的斷裂,輸電線的斷裂,雖然不能定量探測,至少也可以從這些方面知道嚴重結冰的情況。
3、應對策略
在低溫環境運行風機可以選擇多重策略:第一個參數就是預期的結冰周期。如果一個地方沒有結冰記錄,則不用采取特殊策略;如果一個地方存在較少結冰的情況,比如結冰周期為一年中的幾天,則建議通過防結冰的方向標和風速儀結合溫度測量、功率曲線檢測等辦法,抑或是在每個風場安裝一種結冰傳感器,等方式來探測結冰情況,在結冰周期內要么調整控制繼續運行,要么停機或空轉,這要取決于當地的位置情況,例如是否接近路邊或可能受到潛在傷害的物體在附近。但需要清晰定義風機在哪種條件下會從結冰工況重新啟動,根據自動檢測結果或是人工目測判斷均可。
但對于長期結冰,如結冰周期長達幾周的地方,就推薦使用主動防結冰系統或被動除冰系統。葉片可能因為結冰周期過長而長期停機,從而大量損失發電量。
風機運行時,葉片在結冰工況旋轉會在其前緣轉捩點除聚積越來越多的冰層。隨著旋轉半徑的增加線速度也隨之增加,因此葉尖區域結冰要比其他部位相對嚴重,結冰量的多少與旋轉半徑近似成正比,如圖5所示。
圖5
結冰分成兩類,一類是霜冰,一類是純粹的結冰,但實際更多的情況是兩者混合的冰。已有文獻研究顯示,混合冰對葉片氣動性能的影響更大,不僅降低氣動升力也增大氣動阻力。與圖6給出了一個運行風機的結冰葉片橫截面圖,其前緣有結冰。橫截面會因為結冰導致弦長增大。如果結冰弦長增大到一定程度,會因為作用在上面的氣動力而發生斷裂。然后再形成新的冰層,最后就會形成一個看起來有小鋸齒的粗糙葉片表面。圖6右圖,給出了風機在低風速下空轉的結冰情況。由于風速低且轉速接近于0,冰層所受的氣動力較小,而且沒有離心力的作用。由于冰層和葉片界面的剪切力較小,所以冰層就可以在前緣累積較多,如圖7所示。圖7的中間部分顯示了同一個風機的三支葉片,葉尖大量堆積的雪,達到一定程度時就會在尖部區域被甩出,但甩出的程度各不相同,因此就出現了氣動和質量的不對稱問題。