一种风机结冰模拟系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种风机结冰模拟系统，包括制冻房、风机、模拟水滴系统和吹风机，风机、模拟水滴系统和吹风机位于制冻房内，吹风机朝向风机设置；所述的模拟水滴系统包括水管、气管及水滴发生器，水管与气管分别与水滴发生器的进水口和进气口连接；水管上设有水流量调节器和水压力调节器；气管上设有空气流量调节器和空气压力调节器；模拟水滴系统的水滴发生器位于吹风机和风机之间。本实用新型专利技术的风机结冰模拟系统结构简单，安装和维护方便，投资少，且能够模拟多种工况下风机的结冰情况，满足研究风场对风机表面附冰影响研究。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电
，具体是涉及一种风机结冰模拟系统。
技术介绍
风力发电机组一般安装于风资源丰富的高山及边疆等湿寒地区，叶片结冰问题成为影响其安全运行的严重隐患之一。当风机处于环境温度较低的气候条件下，风机会形成冰凌，并逐渐积聚，最终导致叶片附冰，改变叶片气动外形，进而影响风力机组安全可靠性。桨叶大量覆冰时，风力机组效率降低，机组输出功率减少，有可能导致风力机组非计划停机，影响电网系统的安全稳定运行，因此风电机组除冻防冻技术已成为我国大力发展风力发电需要重点攻克的技术难关。现有除冰防冻技术还处在实验室阶段，将该技术直接应用在野外风机上，得到实验数据是比较困难的，况且由于季节更替，大部分风机在一定的时间段没有结冰，不能满足除冰实验条件，无法开展相关试验研究，因此建立风机模拟结冰系统是一个亟待解决的问题。公开号为CN104368471A的专利技术专利批露了一种冰风洞或结冰气候室喷雾水压控制装置及方法，该专利采用水泵供水，通过喷雾管路直接将水喷出，虽然能调节水量，但水压不能调节，而且该技术在水喷出前没有气水充分混合，喷出来的水雾冲力较大，比较难实现水气混合物的生成，不能完全模拟室外的各种雨雪天气。公开号为CN204620012U的专利技术专利批露了一种带冰风洞的气候人工模拟室，采用雾化喷淋装置，通过制冷装置和低速风洞装置，模拟低风速条件下的雨雪天气，该专利只是一种通用的气候人工模拟室，并不适合用来对风机结冰的模拟。该技术也未涉及风机结冰的情况，在常规条件下，无法将野外风机移入室内做试验研究。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术是提供一种结构简单，能用较低的成本模拟雨雪天气下风机结冰情况的风机结冰模拟系统。本技术采用的技术方案是：一种风机结冰模拟系统，包括制冻房、风机、模拟水滴系统和吹风机，风机、模拟水滴系统和吹风机位于制冻房内，吹风机朝向风机设置；所述的模拟水滴系统包括水管、气管及水滴发生器，水管与气管分别与水滴发生器的进水口和进气口连接；水管上设有水流量调节器和水压力调节器；气管上设有空气流量调节器和空气压力调节器；模拟水滴系统的水滴发生器位于吹风机和风机之间。上述的风机结冰模拟系统中，所述的水管上还设有水过滤器，气管上还设有空气过滤器；水滴发生器的喷嘴处安装有网孔螺帽。上述的风机结冰模拟系统中，所述的风机包括基座、制动皮带、风机主轴及三片叶片；所述的风机主轴通过滚动轴承安装在基座上；所述的制动皮带半包附在风机主轴上，其两端固定在地面上；所述的风机主轴的悬臂端设有轮毂，三片叶片安装在轮毂上。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术采用制冻房、风机、模拟水滴系统和吹风机等联合控制来模拟风机结冰，全天候为风机破冰防冰科学试验和教学提供试验试件。本技术相比现有技术具有如下有益效果：1）本技术的风机结冰模拟系统结构简单，安装和维护方便，投资少；2）本技术的风机结冰模拟系统能模拟不同大小的雨滴，实现雨凇、雾凇、混合凇和冰雪多重天气；3）本技术的风机结冰模拟系统采用吹风机供风，能模拟均匀、稳定、风向一致的风阻，满足科研工作对风场的要求；4）本技术的风机结冰模拟系统的风机的叶片可变桨，满足风机在各种不同变桨工况下的科学试验；5）本技术的风机结冰模拟系统通过调节制动皮带和风机主轴之间的摩擦力矩，可以模拟风机在不同风场下发电所受的阻力，模拟此工况的风机转速；6）本技术的风机结冰模拟系统可模拟不同工况下在风机表面形成的结冰，满足研究风场对风机表面附冰影响研究，且能够为有效除冰防冰提供科学试件，也能为教学实践提供试验条件。附图说明图1为本技术的风机结冰模拟系统的结构布局示意图。图2为本技术的风机结冰模拟系统的风机的结构示意图。图3是图2中I处放大图。图中：1—制冻房、2—风机、3—模拟水滴系统、4—吹风机、5—水滴发生器、6—空气压力调节器、7—空气过滤器、8—空气流量调节器、9—水压力调节器、10—水过滤器、11—水流量调节器、12—网孔螺帽、201—基座、202—滚动轴承、203—制动皮带、204—风机主轴、205—叶片、206—螺栓、207—轮毂。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细的说明。如图1所示，本技术的风机结冰模拟系统包括制冻房1、风机2、模拟水滴系统3和吹风机4，风机2、模拟水滴系统3和吹风机4位于制冻房1内，吹风机4朝向风机2设置。所述的模拟水滴系统3包括水管、气管及水滴发生器5，水管与气管分别与水滴发生器5的进水口和进气口连接；水管上设有水流量调节器11、水过滤器10和水压力调节器9；气管上设有空气流量调节器8、空气过滤器7和空气压力调节器6；模拟水滴系统3的水滴发生器5位于吹风机4和风机2之间。水滴发生器5的喷嘴处安装有网孔螺帽12。如图2所示，所述的风机2包括基座201、制动皮带203、风机主轴204及三片叶片205；所述的风机主轴204通过滚动轴承202安装在基座201上。所述的制动皮带203半包附在风机主轴204上，其两端固定在地面上。所述的风机主轴204的悬臂端设有轮毂207，三片叶片205通过螺栓206安装在轮毂207上。本技术的核心是提供一种用于风机结冰模拟系统，通过调节模拟雨滴的大小和密度以及风量和室内温度模拟各种冰冻天气，然后对不同工况下的风机结冰状况进行对比分析，为科学研究和教学提供试验条件。为了使本
的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图1和附图2对本技术的风机结冰模拟方法作进一步的详细说明，本技术的风机结冰模拟方法包括如下步骤：1）在水滴发生器5的喷嘴处装上合适的网孔螺帽12。网孔螺帽12能让射出水气混合物形成雨雾，网孔螺帽12上网孔的大小和密度决定雨滴大小和密度。2）调节空气流量调节器8和空气压力调节器6，高压气体通过空气流量调节器8和空气压力调节器6形成一定流量、一定压力的气流流向水滴发生器5。3）调节水流量调节器11和调节水压力调节器9，高压水流通过流量调节器11和调节水压力调节器9形成一定量流量、一定压力的水流流向水滴发生器5。4）气流和水流在水滴发生器5充分混合，由于压力的作用，经水滴发生器5喷出，形成雨雾天气。5）开启吹风机4，将模拟雨雾天气的水滴吹向风机2，模拟夹杂雨量的风场。调节吹风机4的风量可模拟风场的风量等级。6）调节制动皮带203与风机主轴204的张紧度，彼此之间的摩擦力形成的阻力转矩模拟风机实际发电所承受的转矩，从而模拟在风机发电状况下的实际叶片转速。7）调节制冻房1内温度，模拟冰冻天气。模拟水滴在模拟风场和低温的作用下，凝结成冰并粘附在风机2上冷冻成各种冰型。8）调整叶片205和轮毂207的装配角度，获得不同变桨条件下的风机冰冻状况。9）依步骤1）—8），对多种工况（多种工况的制冻房1温度、风量等级和雨滴的大小和密度各不相同）下风机2上形成的凝冰情况进行模拟，对比各工况下形成凝冰的异同，为科学研究和教学提供试验条件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机结冰模拟系统，包括制冻房(1)、风机(2)、模拟水滴系统(3)和吹风机(4)，其特征在于：风机(2)、模拟水滴系统(3)和吹风机(4)位于制冻房(1)内；吹风机(4)朝向风机（2）设置；所述的模拟水滴系统(3)包括水管、气管及水滴发生器(5)，水管与气管分别与水滴发生器(5) 的进水口和进气口连接；水管上设有水流量调节器(11)和水压力调节器(9)；气管上设有空气流量调节器(8)和空气压力调节器(6)，模拟水滴系统(3)的水滴发生器(5)位于吹风机(4)和风机(2)之间。

【技术特征摘要】
1.一种风机结冰模拟系统，包括制冻房(1)、风机(2)、模拟水滴系统(3)和吹风机(4)，其特征在于：风机(2)、模拟水滴系统(3)和吹风机(4)位于制冻房(1)内；吹风机(4)朝向风机（2）设置；所述的模拟水滴系统(3)包括水管、气管及水滴发生器(5)，水管与气管分别与水滴发生器(5)的进水口和进气口连接；水管上设有水流量调节器(11)和水压力调节器(9)；气管上设有空气流量调节器(8)和空气压力调节器(6)，模拟水滴系统(3)的水滴发生器(5)位于吹风机(4)和风机(2)之间。2.根据权利要求１所述的风机结冰模...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈意平，张小军，王送来，李学军，朱广辉，石宗金，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43