傅程：大家下午好，我来自于中国船级社质量认证公司技术中心。我们技术中心有一支专业的叶片技术团队，会持续的跟踪一些叶片的热点问题，并且做一些相关的研究。这次借助这个机会，我想跟大家分享一下我们技术中心在叶片防除冰系统评价方面的一些研究工作。

　　我的介绍分这四部分内容，首先是介绍一下简单的背景，然后跟大家分享一下防除冰系统的大体的分类和原理，重点介绍的就是防除冰评价系统，最后是有一些待完善的问题可以跟大家探讨。

　　近几年来叶片结冰的问题越来越受到大家的重视，尤其是在长江流域的高山地区，结冰问题还是相对比较严重的，叶片的结冰会导致几个不良的结果。首先就是它会减少发电量，第二个就是加速机组的疲劳，也就是说减少机组的寿命，第三个就是如果说结冰比较严重的话会导致叶片或者其他部件的损伤。所以为了预防解决这些问题，各种各样的防除冰系统应运而生。

　　那么什么样的防除冰系统会更适用于什么样的机组，或者说不同的防除冰系统的功能、性能，它的安全性如何评价，这样的需求也是应运而生。对于我们第三方机构对一个系统的一个客观的评价是我们应该做的工作，所以我们对此进行了一些研究，并获得了一些阶段性的成果。

　　首先跟大家介绍一下防除冰系统的分类和原理。防除冰系统应用的比较成熟的其实是在航空工业上面，在飞机的机翼、发动机以及其他部位都有这种防除冰系统。我这里系统的介绍一下防除冰系统，有一些防除冰系统已经在我们的风电行业有所应用，我将会比较详细的介绍。

　　防除冰系统的分类首先第一打雷是运用热量进行除冰，最典型的就是通过气热法和电热法这两种，这两种方法在风电上都有比较相对成熟的应用。气热法就是利用热源加热叶片结构内部空腔中的空气，并将热量传递到外表面，实现对叶片外表面加热达到防除冰的目的。它的主要的部件有鼓风设备、加热设备、管路、挡板。可以看到气热法是一个比较负责的路径，他首先要加热内篇内腔的空气，通过内腔的空气再加热叶片的壳体，通过叶片壳体的热传导，传导到叶片表面，起到防除冰的目的。所以这种气热法的特点是相对来说除冰效果比较慢，但是它的结构上比较简单，它只要在叶片里面加入一些设备就可以了。

　　热除冰的第二点就是电热法，它就是在壳体表面通过加热装置实现表面加热达到热除冰的方法，它的组成组件有电源、导电系统导线系统、电热网等等，它的好处就是你哪里需要就把电热网放在哪里，直接就是表面加热，所以它的热传递就比前面的气热法简单，因为他是直接加热外表面。但是因为是电加热，所以它有一套负责的导线系统，并且同时由于是在叶片的外表面，所以要进行适当的防护，还有它的防雷性能需要慎重的去考虑。

　　第二大类的防除冰方法就是液体除冰，典型的就是融冰剂，融冰剂的除冰法最主要的设备就是喷淋设备，这种方法在我们风电行业也有所应用，但是目前来说就是像图中的这种形式，也就是把这个喷淋设备放置于塔筒的外面，直接对叶片进行布施融冰剂。它的特点是要把叶片调整到合适的位置，才能把融冰剂喷淋上去。第二个就是因为融冰剂是直接喷淋在叶片表面，所以首先对融冰剂的要求就是不能对叶片有所伤害，第二个就是最终融冰剂会落到地面，所以对环境也不能造成任何的伤害。当然，在航空上还有类似的方法，它会将融冰剂通到旋翼里面，这样它通过离心力的方式把融冰剂喷出来。这样的好处是它可以不用通过增压设备，但是对于我们这个风电行业来说，可能将这个融冰剂通到轮毂里面，包括通过离心力喷出来的时候可能还会引入一套更复杂的系统，所以目前来说还没有应用。

　　第三类的话就是机械除冰方法，这一类在航空当中有一些应用，但是在我们的风电上目前还没有应用，它的原理其实也比较简单。就是通过膨胀管或者是电脉冲的方式，使得叶片前缘的表面产生一些小的变形，这样的话使冰破碎，从而大致除冰的目的。这个由于在风电上没有应用，所以我就不详细说了。

　　然后其实还有一种方式，就是在我们的风电上以前用过，就是涂层涂料的方式，但是从实际应用来看，由于它的施工和耐久性的问题，所以并不是太成功，在这里我就没有提及。

　　第三个方面是介绍一下我们研究的评价体系。首先总体介绍一下，就是我们的评价体系分成了四个方面来评价我们的防除冰系统。第一个是基本评价，基本评价方面，主要是评价防除冰系统的一些总体性能以及它的安装的复杂程度。第二个方面是安全可靠性评价，这一个方面的评价分为三个方面，第一个首先是评价除冰系统自身的安全可靠性，第二个是评价除冰系统对于机组的安全可靠性的影响，第三个是评价除冰对于环境的影响。第三个方面是性能评价，性能评价主要评价的是它的除冰效果。第四个方面是寿命和可维修性评价。

　　下面我会利用我们在风电行业相对有比较成功应用的电热法、气热法和融冰剂法这三种方法为例，来解释我们的评价体系。第一个是基本评价方面，首先这三种方法在技术和原理上是可行的，在功能上面，电热法和气热法是防冰和除冰的功能，但是融冰剂法是不能实现防冰功能的，那么是否要停机的话，明显电热法和气热法是不需要停机的，对于融冰剂法是需要停机的。老旧机组改造这三种方法都是可以实现在老旧机组上进行改造。

　　至于是否需要拆除安装，这是安装施工复杂程度的重要因素，所以我们对这三个方法也进行了分析，明显的是融冰剂法和叶片是无关的。电热法的话，由于它要在叶片外表面进行一个复杂的施工，所以它需要把叶片放到地面进行施工。对于气热法的话就是完全取决于各个部件的设计尺寸了。如果说能够顺利的放到轮毂里去，那就可以不拆除叶片进行安装。对于施工复杂程度来说，还是电热法相对比较复杂，最简单的是融冰剂法。

　　第二个方面的评价就是安全可靠性评价，分三个大的方面。对于设备可靠性方面来说，气热法首先是安装的可靠性要进行详细的分析，因为它需要有一个相对比较重的设备固定在叶片根部，它还要通过叶片传导来的载荷，所以它需要非常详细的分析来证明安装的可靠性。接线的可靠性主要是电热法来考虑，因为它需要通过加热来产生热风，对于融冰剂主要是考虑它的管路耐候性，因为它是在塔筒的外表面，受风吹雨淋，而且一年可能就在那么一两个月有所使用，所以不要在希望使用的时候出现问题。对于机组可靠性的影响，气热法主要是因为叶片根部安装的设备，增加了重量，所以要考虑对于机组的载荷和增重方面的影响。对于电热法，因为它的外表面铺设了加热膜，所以需要考虑对于防雷性能的影响。对于融冰剂的话，它主要是要考虑对于叶片的影响，环境可靠性主要针对的还是融冰剂，融冰剂是不能影响环境的。

　　第三个方面是性能评价指标，性能评价指标我们给出了这几个方面，就是能耗水平、系统启动时间、化冰时间，这个是系统的除冰性能。如何来评价这些性能，其实我们需要给出一个基准的评价条件，因为你不同的温度下，它的能耗水平肯定是不一样的。所以经过我们的研究，我们给出了这样的一个评价基准，也就是海平面，叶片静止状态，气温是零下五摄氏度，风速这一块儿我们还没有考虑估值。之所以把气温定在零下五度，是因为零下五度是可以涵概市场上大部分最急需解决问题的地区。

　　对于性能方面的评价，一般来说是有两种大的方式，一种是仿真方法，一种是实验方法。对于仿真来说，我们研究了气热法的仿真方法，因为如之前我介绍的，气热法实际上在这几种方法中，传热路径是最复杂的，我们也进行了一些计算和尝试，目前来说，我们的这个方法基本上是走通了。

　　这是一些结果的展示。最左边这个图是一张压力分布图，从这个图可以看出来叶尖挡板的作用，就是叶尖挡板使得叶片的前缘形成了一个高压区，就是红的那一块儿。因为有了这个高压区的存在，才能使得叶片内部的热空气流动，只有这样的流动才能使得这个叶片内腔得到加热。中间这个图是一个速度的流线图，从这里可以更清晰的看出这个热空气在叶片内部形成的一个循环，因为只有热空气在叶片内部形成了循环，这才是这个系统能够起作用的一个根本保证。右边那个图是我们计算得到的叶片内腔的温针情况。

　　这个是我们为了看得更仔细，就接了叶片的一段，我们看到的热量在叶片壳体上传导的过程。从这个叶片的外表，就是最右边那个图，叶片外表面的温度分布情况，我们可以很清晰的看出不同的材料属性，比如说单向布，比如说PVC等等，对这个热量的传导的东西还是不一样的。很明显在叶尖部位这一块儿，因为它相对来说厚度比较薄，而且它只有玻璃钢材料，所以相对来说它的传热比较快。同时，根据这些分析，我们还可以得到这个叶片表面的温针曲线，这个也可以作为我们的评价指标。

　　除了仿真的方法以外，我们还可以通过实验的方法，我们参照了这个叶片的设计标准，就是把实验分为这几大类，就是材料试验、部件实验、全尺寸实验和挂机实验。材料试验方面主要是比如说对于融冰剂法的话，我们可以直接通过测试的手段，去验证这个融冰剂的除冰效果。对于电热法和气热法，我们都需要通过材料试验去得到叶片组材的导热率。

　　对于部件实验来说，其实更主要是针对的电热法，因为电热法我刚才说了，是哪里需要放在哪里，直接加热就行了，但是它的加热效果，就是说你的位置的布置是很关键的，所以说你可以通过一些部件的实验来验证。但是对于这个气热法的话，由于它是一个整体加热，它需要内腔的整体的空气循环，所以如果需要验证它的话，可能会需要全尺寸的叶片实验。

　　挂机实验是最终能够直观的表现防除冰系统的除冰性能的，但是由于挂机实验需要的时间和协调相对比较多，所以目前我们还在讨论之中，暂时先把这一项实验内容放在这里。

　　最后一方面的评价就是寿命与可维修性的评价，首先在这一个方面我们提出了一些明确的要求。首先就是寿命这一块儿，就是系统的寿命需要满足机组的使用寿命。第二个就是系统寿命可以通过定期更换其中的低寿命部件来实现，所以就是系统中的可更换零件的寿命我们也给出了相应的规定，不应低于五年，且有完备的运维计划。

　　对于可维修性来说，就是所有可更换的零件应该是可达和便于更换的，还有一个很重要的一点就是所有可更换零件的功能状态不影响正常的发电运行。也就是说我这个防除冰系统的功能完好与否，是否缺零件，跟我机组正常发电不应该有冲突和直接的关系。

　　经过上面的评价体系的介绍，我们对气热法、电热法和融冰剂法也做了一个简单的总结，就是气热防除冰的附加载荷的安全性、装置安装的可靠性、线路的安全性是重点关注方向，气热除冰性能受叶片内腔结构影响比较大，可设计性比较差。电热除冰的线路和零部件连接的寿命及其可维修性都很重要，雷电的程耐能力也是不容忽视的。融冰剂对叶片及环境的影响需要慎重考虑。

　　我PPT的最后一部分就是探讨一下待完善的问题，我们目前主要是两大方面。第一个是在性能评价方面，我们的个仿真模拟、实验验证方法还有待进一步的研究和探讨。第二个就是叶片的防除冰实际上是更多的是机组做一些改造，所以它牵扯到的相关方比较多，所以我们在考虑是否对这个相应的接口和协调的问题做一些深入的研究，因为只有多方共同去协调一致，才能更好的把这件事做好。

　　以上就是我要分享的全部内容，这是我的联系方式，欢迎各位与我们一起探讨叶片方面的问题。谢谢大家。（内容来自现场速记，未经本人审核，如有不妥请联系修改）