风力机叶片结冰检测系统的试验研究.pdf

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1、2014年仪表技术与传感器2014第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6风力机叶片结冰检测系统的试验研究黄昌尧，叶林，葛俊锋，周灿(华中科技大学自动化学院，湖北武汉430074)摘要：介绍了一种新型的风力机叶片结冰检测系统，它主要由光纤式结冰传感器和电子处理系统等组成。基于风力机运行环境的分析，在高低温试验箱中模拟叶片结冰的大气条件，对传感器表面结冰进行试验研究，得到了输出电压与冰厚的关系。为验证系统的抗干扰性，进行了雨水干扰试验。将系统安装在风力机上，进行现场试验，验证了系统的可行性。试验结果表明，系统能有

2、效地区分雨水干扰，检测风力机叶片表面结冰状态，当传感器表面结冰厚度超过阈值时，系统会发出告警信号。关键词：风力机叶片；光纤式结冰传感器；结冰试验；雨水干扰试验；现场试验中图分类号：TH89文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)06—0086—03ExperimentalStudyofWindTurbineBladeIcingDetectionSystemHUANGChang—yao，YELin，GEJun-feng，ZHOUCan(SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofSciencea

3、ndTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Anovelwindturbinebladeicingdetector，composedofopticalfibericingdetectorsandsignalprocessingcircuit，wasproposedforthespecialapplication．Anatmosphereicingweatherconditionwassimulatedinalowtemperaturecabintoimitateicingbasedonthestudyof

4、thebladeiceinlocalenvironment．Inordertoverifythesystem’santi-jammingcapability．arainwaterinterferencetestwasaccomplished．Installthesystemonawindturbine，andafieldtestwasfinishedtoverifythefeasibilityofthesystem．Experimentati0nresultsshowthatthesystemcouldeffectivelyidentify

5、raininterferenceanddetecticingconditionofthesurfaceoftheblade．Whentheicethicknessofthesensorsurfaceismorethanthealarmvalue，thesystemwillgeneratealarmsig-nalS．Keywords：windturbineblade；opticalfibericingdetector；icingexperimentation；rainwaterinterferenceexperimentation；field

6、ic-ingexperimentation0引言析系统的输出电压与传感器表面结冰厚度的关系。考虑到实风力发电机组一般安装在高寒、沿海地区，其表面结冰是际应用环境中，雨水等会对系统检测结冰产生干扰，进行了雨由过冷水滴撞击叶片表面后冻结成冰覆盖在叶片表面形成水干扰试验。最后，将系统安装在风力机上，在现场进行试验，的⋯。覆冰会改变叶片的外部形状和气动性能，增大叶片阻验证了系统的可行性。力、减少升力，影响全机操纵性、稳定性，最终导致风能的转化1风力机叶片结冰检测系统效率降低；结冰严重时，会破坏风力机的安全性，甚至导致叶片风力机叶片结冰检测系统主要由

7、以下几部分组成：模拟风损毁、发生运行事故。因此，研制风力机叶片结冰检测系统并力机叶片的传感器(下文中称为：壳体)、光纤式结冰传感器、电对其进行试验研究，对保证风力机的安全运行，提高发电效率子处理系统、数据采集与显示系统。系统的总体结构框图如图有着重要的意义。1所示。壳体用与风力机叶片同等材质的玻璃钢制成，且进行目前国内外已经对风力机叶片结冰状态检测进行了一系了特殊结构设计，以模拟风力机叶片各部位的结冰；每个光纤列研究。国内已设计的风力机叶片结冰状态检测装置主要应传感器对应有3路输出电压(记为，，)，综合判断出传感用磁致伸缩原理，通过传感器的

8、结冰程度来判断叶片结冰情器的结冰厚度，进而计算出叶片表面的结冰厚度；电子处理系况，检测效果受电磁干扰影响较大。国外对风力机结冰模型的统完成传感器中信号的产生、转换、处理及采集，采