风力发电机叶片结冰检测及防除冰技术综述

风力发电机叶片结冰是风电机组在高寒地区常见且具有挑战性的问题,叶片结冰会改变其空气动力学特性,表面粗糙度增加、阻力增加、功率损失,甚至使塔筒与风轮之间产生共振现象。对风力发电机叶片结冰过程、结冰类型、结冰等级进行了阐述,并对目前现有的叶片结冰检测方法和防除冰技术进行了归纳。为更好地解决叶片结冰对风电机组的影响,可针对不同的气候及区域使用相应的结冰检测技术和防除冰技术,减少叶片结冰对风电机组产生的影响。掌握这一领域的发展现状,对推动风电行业的发展具有重要意义。

风力发电机叶片防除冰涂层(一):制备及性能测试

风力发电机叶片覆冰会对风电场安全运行造成严重威胁,使发电量遭受损失。超疏水涂层防除冰由于实施方便、成本较低,受到风电运行部门青睐,但由于涂层的耐磨、耐候性能差,防冰效果有限,制约了其在风力发电机叶片上的应用。该文提出了一种耐磨、耐候性能良好且具备导电能力的超疏水涂层制备方法,可实现“电加热+超疏水”协同作用,极大地提高了防除冰效果。制备的导电超疏水涂层静态接触角达到151°~162°,滚动角为4.3°~7.6°,电导率为0.5~12.5 S/m。耐磨性能测试表明,涂层耐磨性能满足复杂环境对超疏水涂层的要求;耐紫外老化、耐酸碱等耐候性能测试表明,涂层具有较好的耐候性能;对涂层进行覆冰粘结强度测试发现,其覆冰横向粘结强度小于38.4 kPa;从覆冰环境涂层耐久性测试发现,覆冰时长的增加和“覆冰-脱冰”循环会使涂层滚动角大幅上升,覆冰对涂层表面微观结构造成破坏,导致涂层超疏水性能下降。

基于旋转检测框的风力发电机叶片缺陷检测

提出了一种基于旋转检测框的风力发电机叶片缺陷检测方法。利用旋转检测框减少图像中的冗余信息,能够更准确地描述目标的形状和位置,同时不受叶片缺陷形状的限制。实验结果表明,该方法能够有效地检测出叶片的缺陷类型,具有较高准确性和稳定性,为风力发电机叶片缺陷视觉检测提供一种新的解决方案。

风力发电机叶片拉挤片材层间不同纤维布对树脂流速影响

在相同条件下,本文研究了不同规格层间织物和不同织造工艺两个因素对层间树脂填充的影响。通过选材,改善了树脂在层间的流动性,提高了拉挤板材的层间浇注质量。工艺试验表明,不同规格的层间导电布对层间树脂的填充速度有影响,碳玻璃混合布的填充速度较好。不同的针织工艺对同一规格的针织物有不同的灌胶率,而且恒实优于宏发双轴向织物。

风力发电机叶片临界防冰与融冰功率密度分析

根据风力发电机叶片防冰和融冰的物理过程,分析其加热融冰的基本条件,通过对防冰与融冰的热平衡过程分析,建立防冰和融冰在临界情况下热力学的物理数学模型,提出临界功率密度概念,并在人工气候实验室对模型进行试验验证,试验结果和计算结果吻合较好。研究结果表明:在进行电加热防冰和融冰时,其加热功率密度必须大于临界功率密度;临界防冰功率密度是环境温度和风速的函数,临界融冰功率密度是环境温度、风速、冰层厚度和单位时间覆冰量的函数;临界防冰功率密度随着风速增加而变大,随着外界温度的增加而变小;临界融冰功率密度随着风速和覆冰量的增加而变大,随着冰层厚度和外界温度的增加而变小。

风力发电机叶片覆冰量化分析及其应用

风力发电机叶片覆冰量化分析是认识和解决覆冰问题的基础。考虑到目前国内外对此鲜有研究,该文在多功能人工气候实验室中对小型风力发电机进行人工覆冰试验,获取雨凇、硬雾凇和软雾凇三种覆冰条件下的叶片覆冰冰型,并对覆冰结果进行深入分析;同时,给出了较为完善的叶片覆冰标定方法,实现对叶片覆冰的量化分析,进而对其实际应用进行了分析。研究结果表明:覆冰集中于叶片的前缘区域,且在截面翼型表面驻点附近的覆冰范围大约为叶片弦长的11%;覆冰在叶片展向上呈现线性增长趋势,大约占据叶片长度的70%,且在靠近叶尖处约30%~40%的叶片长度区域上覆冰较为明显。因而,可将靠近叶尖处约30%~40%的叶片长度且占据叶片弦长11%的截面翼型表面所形成的前缘区域作为重点研究区域,即在实际应用中可将其设计为最佳覆冰防护区域及叶片覆冰厚度监测点的设定区域。该文研究结果可为解决风机覆冰问题提供数据参考。

小型低风速风力发电机叶片设计

利用CFD软件Fluent对NACA4412和NACA23012两种常见的翼型进行气动性分析,研究了翼型在二维流场中的压力分布情况,结果表明NACA4412产生的升力要大于NACA23012产生的升力;针对小型低风速风力发电机启动的特点,用Profili软件对NACA4412翼型进行了改进,新翼型具有较高的升阻比,更能满足低风速启动的要求;基于贝茨理论并利用SolidWorks对小型低风速风机发电机叶片进行了设计与实体建模。

100kW风力发电机叶片疲劳分析

结合有限元分析方法和叶片振动试验方法,利用最少的试验设备,检测出叶片危险部位的相应数据,以提高疲劳试验的可靠性。通过理论计算和数学建模相结合的方法,确定叶片阴阳两面最大变形位置,使试验条件更符合叶片的实际工况。分析试验结果显示,被测叶片达到了设计标准的要求。

风力发电机叶片的流固耦合分析

应用流固耦合方法对750kW水平轴风力发电机叶片在特定风场下进行数值模拟仿真。根据选定的K-ε湍流模型,并将风作为黏性不可压缩流体来处理,计算出流固耦合作用下叶片的应变分布情况。对结果进行分析,得出风力发电机叶片的受力分布形态和规律,为进一步的疲劳寿命、断裂分析和风机叶片的结构优化设计提供依据和参考。

风力发电机叶片用环氧乙烯基酯树脂

简述了国内外风力发电发展概况及风机叶片成型工艺及要求,研制了风力发电机叶片用MFE-VARIM-200环氧乙烯基酯树脂,对该树脂的粘度、凝胶时间、固化收缩率及固化物的力学性能等进行了测试。结果表明,该液体树脂的粘度(25℃)<0.2 Pa.s,凝胶时间(随环境温度调节引发剂用量)>2 h,线收缩率<0.3%,可以满足真空灌注成型工艺的要求,固化物的力学性能可满足风力发电机叶片对基体树脂的要求。

纤维增强复合材料风力发电机叶片性能检测综述

介绍了复合材料风力发电机叶片的特点、检测项目及相关技术标准、检测机构和检测能力。重点论述了复合材料风力发电机叶片材料性能试验和全尺寸试验情况,其中全尺寸试验主要包括静态试验、固有特性试验、疲劳试验、超声波检查试验、红外成像分析试验、声学检查试验、雷击试验等,对试验目的、原理及其研究状态进行了阐述。展望了本领域的技术发展趋势,对于复合材料风力发电机叶片的质量控制和性能可靠性有一定的参考价值。

碳纤维复合材料风力发电机叶片振动特性研究

碳纤维复合材料具有强度高、模量高、质量轻、耐疲劳等特点。针对风力发电机叶片的振动特性及变形形式,设计了碳纤维复合材料风力发电机叶片,并采用ANSYS有限元分析软件对叶片进行模态分析,得到了碳纤维复合材料风力发电机叶片的固有频率。与相同结构的树脂叶片进行对比,结果表明碳纤维叶片固有频率高于树脂叶片的固有频率。对碳纤维叶片进行模态实验,实验结果与仿真结果的误差较小,可为碳纤维复合材料风机叶片提供设计依据。

基于模态应变能变化率的大型风力发电机叶片损伤识别与定位

基于模态分析理论推导风力机单叶片结构的单元模态应变能变化率计算模型,使用有限元软件ANSYS建立某风场运行的1.5 MW风力发电机单叶片有限元模型,对叶片结构进行模态分析选择4个危险截面设置损伤单元,分8种不同损伤工况研究叶片的低阶模态频率以及模态应变能变化率,以模态应变能变化率作为表征叶片结构损伤的标识量,利用单元模态应变能变化率计算模型得到叶片在不同损伤位置与不同损伤程度下的损伤辨识结果。结果表明对于叶片位置和程度损伤的评估准确有效,可作为进一步研究和实现运行监测的方法。

风力发电机叶片的动力特性分析

对750 kW水平轴风力发电机叶片在风、重力和离心力的耦合作用下的动力特性进行仿真分析。根据选定的湍流模型,并将自然流风视作黏性不可压缩的定常流,同时把风机叶片作柔性体处理,模拟得出风轮面的流线图和任一时刻的风机叶片全局力学性能数据。对仿真结果进行分析,得出风力发电机叶片的受力、变形分布形态和规律,为风机叶片进一步的失效分析和结构优化设计提供依据和参考。

混合胶粘剂对生物质风力发电机叶片阻燃性能的影响

风力发电站常常安装在偏远的海岛、高山、沙漠地区。叶片在使用过程中经常要受到高温、闪电、野火等等不利因素的影响而烧损。因此,风电叶片材料阻燃性能的选择就变得十分重要。本文采用HRR3热释放率系统、HC-2氧指数测定仪等仪器测定和分析由酚醛树脂、酚醛-环氧树脂、环氧树脂生产的竹增强复合材料阻燃性能的影响。结果表明:酚醛树脂作为竹增强复合材料的胶粘剂的阻燃效果最差,其在HRR3热释放率系统测试中,着火燃烧时间最短(43 s),达最高热释放率时间最短(97),热释放率峰值最高(99.81 kW/m2),氧指数值最低(46),2 min内总热释放量最高(81.67 kW.min-1.m-2),5分钟内总热释放量最高(323.72 kW.min-1.m-2);环氧树脂作为竹增强复合材料的胶粘剂的阻燃效果最好,其在HRR3热释放率系统测试中,着火燃烧时间最长(47 s),达最高热释放率时间最长(228 s),热释放率峰值最低(69.27 kW/m2),氧指数值最高(55),2分钟内总热释放量最低(40.52 kW.min-1.m-2),其在5 min内总热释放量最低(217.73 kW.min-1.m-2)。

风力发电机叶片技术的发展概况与趋势

通过对风力发电机叶片的技术的Glauert理论的假设条件,涡流系统和公式的推导过程的分析,并结合当前风力发电机叶片的结构形式、材料选择、翼型的改进、加工工艺和风力发电机叶片技术的发展概况推测了风力发电机叶片的发展趋势。

风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.

竹丝炭化时间对风力发电机叶片阻燃性能的影响

风力发电站常常安装在偏远的海岛、高山或沙漠地区,叶片在使用过程中常受到高温、闪电、野火等等不利因素的影响而烧损,因此,风电叶片材料阻燃性能的选择就显得十分重要。采用HRR3热释放率系统、HC-2氧指数测定仪等仪器,测定并分析经由不同炭化时间处理的竹丝制造的竹增强复合材料的阻燃性能。结果表明:竹丝经10min炭化处理制造的竹增强复合材料,试件在HRR3热释放率系统测试实验中产生的热释放量峰值最低(99.44kW/m2),且在5min内总热释放量最低(339.15kW.min/m2),氧指数值最高(52),其阻燃性能较好。

风力发电机叶片复合材料杉木单板树脂浸渍量的研究

通过对风力发电机叶片复合材料杉木单板树脂浸渍量的研究,正确评估杉木单板的浸渍效果,得出杉木单板的浸渍量与浸渍时间的关系。

生物质风力发电机叶片复合材料制造研究

通过研究生物质风力发电机叶片复合材料制造过程中的几个关键问题,找出生产生物质风力发电机叶片复合材料的最佳工艺,为进一步的生产打下基础。