融合多环境要素的叶片除冰实验平台的制作方法

本发明属于风能利用实验，具体地涉及一种融合多环境要素的叶片除冰实验平台。

背景技术：

1、随着风力发电技术的日益成熟，我国华中、西南地区风电装机容量迅速增加。但由于上述地区中湖南、四川、云南等省份山区海拔位置较高，且冬季长期处于低温、潮湿天气，风力发电机组叶片极易受到覆冰问题影响。

2、叶片覆冰不仅会改变叶片表面粗糙度和气动外形，严重影响风力发电机功率输出，而且叶片覆冰位置的分布不均有可能导致风力发电机组出现载荷不平衡问题，导致机组机械性能恶化，使用寿命大幅减少。

3、考虑到上述问题，我国已逐渐启动叶片除冰技术研究，但现阶段大部分除冰模块在设计之初缺少在相应气象条件下的临界防、除冰功率实验及真实的叶片除冰记录，无法为除冰模块提供选型依据以及成效分析。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种融合多环境要素的叶片除冰实验平台，以解决现有技术中除冰实验平台不能为除冰模块提供选型依据以及成效分析的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种融合多环境要素的叶片除冰实验平台，所述叶片除冰实验平台包括：

3、气象监测模块，用于采集气象参数；

4、除冰模块；

5、真型叶片，内部设置有带有叶片阀的除冰循环通道，所述除冰模块用于向所述除冰循环通道内输送热空气，所述叶片阀用于调节所述除冰循环通道的通道口开度；

6、检测模块，用于检测所述真型叶片的表面温度和覆冰厚度；

7、上位机，所述气象监测模块、所述除冰模块、所述叶片阀、所述检测模块均和所述上位机通讯连接，所述上位机被配置为：

8、通过所述叶片阀将所述除冰循环通道的通道口调节至指定开度；

9、在所述真型叶片的外表面覆冰情况下，通过所述气象监测模块采集预设时段内试验场地的气象参数；

10、根据气象参数获取覆冰类型，通过所述检测模块获取当前覆冰厚度；

11、启动所述除冰模块并获取所述真型叶片的表面温升曲线；

12、根据所述温升曲线评价所述除冰模块的除冰性能。

13、在本发明实施例中，所述检测模块包括所述真型叶片的外表面的测温器和覆冰厚度传感器，所述测温器用于检测所述所述真型叶片的表面温度，所述覆冰厚度传感器用于检测所述真型叶片的当前覆冰厚度，所述测温器和所述覆冰厚度传感器均和所述上位机通讯连接，所述上位机被进一步配置为：

14、根据所述覆冰厚度传感器的覆冰信号确定所述真型叶片的外表面覆冰。

15、在本发明实施例中，所述覆冰厚度传感器的数量为多个，多个所述覆冰厚度传感器沿所述真型叶片的叶长方向间隔敷设于所述真型叶片的外表面。

16、在本发明实施例中，所述真型叶片包括沿叶长方向依次间隔设置的叶根区、叶中区和叶尖区，所述叶根区位于所述真型叶片的后端，所述叶尖区位于所述真型叶片的前端，所述叶中区位于所述真型叶片的中段，所述叶根区、所述叶中区和所述叶尖区上均设置有所述覆冰厚度传感器。

17、在本发明实施例中，所述测温器为能检测叶根区、叶中区和叶尖区表面温度的测温光纤，所述测温器沿叶长方向敷设于所述真型叶片的外表面并呈正弦曲线，且所述正弦曲线任意相邻的波峰和波谷在长度方向上的距离大于0.5m。

18、在本发明实施例中，所述除冰模块包括：

19、加热器；

20、鼓风机，和所述加热器连接有防松件和减振缓冲件，所述鼓风机用于将热风泵入所述除冰循环通道，所述加热器、所述鼓风机均和所述上位机连接，所述上位机用于启停所述加热器和所述鼓风机。

21、在本发明实施例中，所述气象参数包括场地温度、场地雨量、过冷水滴的液态水含量、水滴中值体积直径和场地垂直风速。

22、在本发明实施例中，所述气象监测模块包括：

23、超声波气象站，用于采集试验场地的场地温度和场地雨量；

24、雨滴谱仪，用于采集试验场地中过冷水滴的液态水含量、水滴中值体积直径；

25、激光测风雷达，用于采集试验场地的场地垂直风速，所述激光测风雷达的垂直测量高度为30m～100m，所述超声波气象站、所述雨滴谱仪和所述激光测风雷达均和所述上位机通讯连接。

26、在本发明实施例中，所述上位机根据气象参数获取覆冰类型，进一步被配置为：

27、将气象参数二维矩阵处理得到当前气象序列；

28、获取预设典型覆冰序列；

29、利用动态时间归整计算所述当前气象序列和所述预设典型覆冰序列的相似度，并确定覆冰类型。

30、在本发明实施例中，所述上位机利用动态时间归整计算所述当前气象序列和所述预设典型覆冰序列的相似度，并确定覆冰类型，被进一步配置为：

31、将所述当前气象序列与所述预设典型覆冰序列分别拆分为单特征时间序列；

32、计算单特征时间序列的相似度，并对气象参数的相似度累加；

33、根据累加值确定覆冰类型。

34、通过上述技术方案，本发明实施例所提供的融合多环境要素的叶片除冰实验平台具有如下的有益效果：

35、在采用叶片除冰实验平台进行除冰实验时，可将叶片除冰实验平台放置于试验场地内，将除冰循环通道和除冰模块对接，根本指定通透性程度，上位机通过所述叶片阀将所述除冰循环通道的通道口调节至指定开度，使真型叶片达到指定通透性程度，模拟不同叶片的除冰工况，在所述真型叶片的外表面覆冰情况下，上位机通过所述气象监测模块采集预设时段内试验场地的气象参数；根据气象参数获取覆冰类型，通过所述检测模块获取当前覆冰厚度；启动所述除冰模块并获取所述真型叶片的表面温升曲线；根据所述温升曲线评价所述除冰模块的除冰性能。本发明中的融合多环境要素的叶片除冰实验平台可以在不同覆冰类型、不同覆冰厚度条件、不同叶片通透性程度下评价除冰模块的除冰成效，为风电机组提供除冰装置选型依据及成效预估。

36、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述叶片除冰实验平台(100)包括：

2.根据权利要求1所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述检测模块(4)包括所述真型叶片(3)的外表面的测温器(41)和覆冰厚度传感器(42)，所述测温器(41)用于检测所述所述真型叶片(3)的表面温度，所述覆冰厚度传感器(42)用于检测所述真型叶片(3)的当前覆冰厚度，所述测温器(41)和所述覆冰厚度传感器(42)均和所述上位机(5)通讯连接，所述上位机(5)被进一步配置为：

3.根据权利要求2所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述覆冰厚度传感器(42)的数量为多个，多个所述覆冰厚度传感器(42)沿所述真型叶片(3)的叶长方向间隔敷设于所述真型叶片(3)的外表面。

4.根据权利要求3所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述真型叶片(3)包括沿叶长方向依次间隔设置的叶根区(35)、叶中区(36)和叶尖区(37)，所述叶根区(35)位于所述真型叶片(3)的后端，所述叶尖区(37)位于所述真型叶片(3)的前端，所述叶中区(36)位于所述真型叶片(3)的中段，所述叶根区(35)、所述叶中区(36)和所述叶尖区(37)上均设置有所述覆冰厚度传感器(42)。

5.根据权利要求4所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述测温器(41)为能检测叶根区(35)、叶中区(36)和叶尖区(37)表面温度的测温光纤，所述测温器(41)沿叶长方向敷设于所述真型叶片(3)的外表面并呈正弦曲线，且所述正弦曲线任意相邻的波峰和波谷在长度方向上的距离大于0.5m。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述除冰模块(2)包括：

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述气象参数包括场地温度、场地雨量、过冷水滴的液态水含量、水滴中值体积直径和场地垂直风速。

8.根据权利要求6所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述气象监测模块(1)包括：

9.根据权利要求7所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述上位机(5)根据气象参数获取覆冰类型，进一步被配置为：

10.根据权利要求9所述的融合多环境要素的叶片除冰实验平台，其特征在于，所述上位机(5)利用动态时间归整计算所述当前气象序列和所述预设典型覆冰序列的相似度，并确定覆冰类型，被进一步配置为：

技术总结
本发明公开了一种融合多环境要素的叶片除冰实验平台，气象监测模块、除冰模块、叶片阀、检测模块均和上位机通讯连接，上位机被配置为：通过叶片阀将除冰循环通道的通道口调节至指定开度；在真型叶片的外表面覆冰情况下，通过气象监测模块采集预设时段内试验场地的气象参数；根据气象参数获取覆冰类型，通过检测模块获取当前覆冰厚度；启动除冰模块；获取真型叶片的表面温升曲线；根据温升曲线评价除冰模块的除冰性能。本发明中的融合多环境要素的叶片除冰实验平台可以在不同覆冰类型、不同覆冰厚度条件、不同叶片通透性程度下评价除冰模块的除冰成效，为风电机组提供除冰装置选型依据及成效预估。

技术研发人员：李波,彭宇果,方针,罗晶,毛新果,陶星宇,陈鑫,左方,龚杰,曹启明,朱帅格,邝子鉴
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7