风电厂冬季叶片覆冰原理分析

风能是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源。在社会主义快速发展的今天，风力发电更是得到了普遍关注和大力发展，但是，具有丰富的风资源地带基本都在高寒地区和湿度大的沿海地带，环境较为恶劣。风电叶片在低温条件下若遇到潮湿空气、雨水、冰霜、雪等气候天气时，容易发生冰冻现象。叶片结冰对风电厂运行及人员安全都会带来影响，直接导致发电效率降低，甚至危及风机及维护人员的安全。

结冰开始出现在冷空气组成的云或雾的液滴接触到物体表面的时候。大气中的水汽凝结成水滴、凝华成冰晶，水滴和冰晶混合组成的直径小于79μm可见聚合物漂浮在空中就形成了云。云中的水滴在温度低于-40℃时会自发结冰，当温度在0~-40℃时，水滴还处在亚稳定状态，俗称过冷状态，需要经过一段时间才会产生晶核并逐渐形成冰晶。一般来说，风电叶片的结冰类型主要有云内结冰和降水结冰两种。
 
形成云或雾的超冷小水滴，当接触到低温固体表面后将凝结成冰，这种现象称为云内结冰，有雾凇和雨凇两种形式。雾凇是最常见的一种云内结冰，分为软雾凇和硬雾凇两种。在空气相对湿度较小、水滴直径较小，温度低于0℃的条件下会形成软雾凇，产生的积冰密度和粘附力均较小。在空气相对湿度较大的条件下会形成硬雾凇，这时产生的积冰密度和粘附力较大，很难清除。当水滴落在叶片表面时，有的立即凝结形成雾凇，而有的会沿着叶片表面流动再凝结成冰，这就形成了雨凇，密度和粘附力非常强，它通常和降水结冰一起出现。表面一般呈透明状均匀分布，有时也会形成极不对称分布的冰柱，当雨滴的温度低于冰点时，雨凇容易在叶片的任何部位形成。另外，气温、风速、降雨量等都会影响雨凇形成的速度。

降水结冰是由于冻雨或雨雪接触到低温固体表面而形成的一种结冰形式。降水结冰较云内结冰的堆积率高得多，危害性更大。当雨水落在低于0℃的叶片表面上就会形成冻雨，冰的密度和粘附力都非常大。
 
为此，bat365中文官方网站提出了用机器人代替人工对叶片表面覆冰进行清理的方案，并提出了解决方案。通过对bat365中文官方网站自主设计的风电塔筒清洗机器人进行升级，加装了可喷洒除冰剂的装置，操作者可以通过遥控器控制爬壁机器人从而完成清洗除冰作业，实现利用人工智能机器人代替“蜘蛛人”，提高清扫效率，降低安全风险，给风电叶片除冰多了一条选择之路。