結冰感測器在風力發電機葉片上的

        使用說明書

 

 

一、概述

    風力機葉片結冰會改變風力機葉片的氣動外型並降低風力機的運行效率。假如葉片覆冰會改變葉片的外部形狀和氣動性能,增大葉片阻力、減少升力,影響全機操縱性、穩定性; 終導致風能的轉化效率降低,嚴重的可導致葉片的損毀,發生運行事故,風力機葉片結冰已經成爲保證風力機 運行需要解決的迫切問題。 本公司引進美國Innovative Dynamics公司的先進技術結合國內風力的實際研究並開發了風力發電機葉片結冰檢測系統（以下簡稱風力機結冰檢測系統）。首先介紹結冰的快速計算理論，光纖式結冰感測器理論和微弱信號檢測理論，然後以此爲基礎分別從探測器（包括光纖感測器），信號處理電路，上位機監控軟體和通信協議 方面對系統進行了詳細設計。探測器和信號處理電路實現了從感測器端的微弱結冰狀態變化到採集端的顯著電壓信號變化；上位機監控軟體主要完成了串口通信模組設計，資料圖形顯示模組設計，資料存儲模組設計，對硬體系統傳送過來的結冰電壓信號進行處理，並提供良好的人機界面，顯示當前結冰告警狀態，並把實時資料儲存到文件夾中。完成了本系統的結冰的信號處理和雨水干擾的分析。

   現場實踐結果表明：本系統用於風力機結冰檢測是可行的，可完成結冰告警功能，同時利用微波打落冰層.其結果是非常 的。據統計，現今全球的風力發電機裝機總量約爲50,000 MW，並且該數位以每年30%的比例高速增長。風力發電作爲風能利用的主要方式，是當今清潔能源中技術 成熟和發展前景 的發電方式之一。 風力發電是將風能轉化爲電能的發電方式，其原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的風速(微風的程度)，便可以開始發電。 需要注意的是，由特定氣候條件所引發的風力機葉片結冰會給風力機的 和 運行帶來較大危害。當風力機葉片表面發生結冰後，其氣動外型會受到破壞，此時風能的轉化效率會大大降低；當結冰累積到一定程度後，風力機葉片 有可能發生損毀並且引發運行事故。 目前在風力機葉片結冰狀態檢測領域的研究和應用還處於初期階段。應用已有的結冰狀態分析方法和新型的光纖式結冰感測器等，實現對風力機葉片結冰狀態檢測，及時準確獲取風力機葉片的結冰狀態，從而進行結冰預 ，結冰檢測，消除結冰對風力機的危害，這對風力發電事業具有很重要的意義。

  風能作爲一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。中國風能儲量很大、分布面廣，爲我國發展風力發電事業提供了很好的基礎。風車葉片是風力機發電的重要部件，葉片表面結冰會致使其質量分佈和翼型發生顯著變化，影響風力機發電性能，嚴重的會出現故障和事故，甚至發生破壞現象。

 目前在國內，結冰感測器的研究和應用還處於初期階段，特別是在風力機葉片結冰狀態檢測這個應用領域。國內已設計出的風力機葉片結冰狀態檢測裝置主要應用磁致伸縮原理，只能通過感測器的結冰程度來判斷葉片結冰情況，檢測效果受電磁干擾影響較大。

  與國內相比，國外的對風力機結冰檢測起步早、重視度高，對風力機結冰模型的研究較爲透徹，其風力機結冰檢測技術也領先國內水準。其中，發展相對成熟的結冰檢測主要方法有：電學法、機械法、光學法、波導法等。

二、工作原理

   該類結冰探測技術是利用結冰的電學性質而開發的結冰感測器，運用 爲普遍的電容式，它利用冰、水、空氣的介電常數的不同來判斷電極之間是冰、水、還是空氣，並且還可以根據測得的電容值大小推算結冰厚度。典型的電容式結冰感測器有美國Innovative Dynamics公司開發的電容式感測器，該感測器能夠檢測的結冰厚度範圍0.5mm~1.5mm、1.5-50mm。

三、各項參數

檢測參數：結冰、結冰厚度、積水、溫度

量程：覆冰：0-0.3 ,0.3-50mm. 50-100mm

解析度：0.2mm

檢測精度：0.5mm

電源電壓：3.3V ,5 V,12V, 24VD

功率：＜0.4W

靈敏度：0.4℃

通信方式：4-20mA.RS485 MODBUS

溫度輸出：-40℃~85℃

溫度補償範圍：-40℃~85℃

探頭材質：SUS304 / .四氟

環境溫度：-40℃~85℃

外形尺寸：Φ25*20mm Φ32*20mm Φ40*20mm（可根據需求定製外形尺寸）

防護等級：IP67

四、結冰感測器系列選型要求;

序號

型號

規格

編號

內容

1.

JS-BSF-G

全不鏽鋼探頭

2

儀表 儀錶類型

Ⅰ

遠傳

Ⅱ

無線遠傳

Ⅲ

帶微波融冰

3

環境溫度

Ⅰ

-40-40℃

4

遠傳信號

A

輸出4～20mADC  二線制

B

輸出0～10mADC  三線制

C

輸出0～4Ω

D

HART協議

E

485通信

5

材質

Ⅰ

碳鋼

Ⅱ

不鏽鋼

F

四氟

6

測量範圍

L2

量程：0～0.3mm

L2.5

量程：0.3～50mm

L4

量程：50～100mm

L5

量程：尺寸定製

7

絲扣標準

DN

DN15mm

DN

DN20～32mm

8

介質溫度

T1

常溫：-5℃～40℃

T2

高溫：40℃以上

T3

低溫：-5℃以下

9

其他

NV

配帶WT-100全功能遠控數顯表

選型示例

JS-BSF-G

1Y

2.5

A

Ⅱ

L4

D

T25

NV

JS-BSF-G型風力發電機葉片結冰檢測系統，環境溫度;遠傳信號;測量範圍;絲扣標準;介質溫度