風電廠冬季葉片覆冰原理分析

風能是一種取之不盡，用之不竭的可再生能源。在社會主義快速發展的今天，風力發電更是得到了普遍關注和大力發展，但是，具有豐富的風資源地帶基本都在高寒地區和濕度大的沿海地帶，環境較為惡劣。風電葉片在低溫條件下若遇到潮濕空氣、雨水、冰霜、雪等氣候天氣時，容易發生冰凍現象。葉片結冰對風電廠運行及人員安全都會帶來影響，直接導致發電效率降低，甚至危及風機及維護人員的安全。

結冰開始出現在冷空氣組成的云或霧的液滴接觸到物體表面的時候。大氣中的水汽凝結成水滴、凝華成冰晶，水滴和冰晶混合組成的直徑小于79μm可見聚合物漂浮在空中就形成了云。云中的水滴在溫度低于-40℃時會自發結冰，當溫度在0~-40℃時，水滴還處在亞穩定狀態，俗稱過冷狀態，需要經過一段時間才會產生晶核并逐漸形成冰晶。一般來說，風電葉片的結冰類型主要有云內結冰和降水結冰兩種。
 
形成云或霧的超冷小水滴，當接觸到低溫固體表面后將凝結成冰，這種現象稱為云內結冰，有霧凇和雨凇兩種形式。霧凇是最常見的一種云內結冰，分為軟霧凇和硬霧凇兩種。在空氣相對濕度較小、水滴直徑較小，溫度低于0℃的條件下會形成軟霧凇，產生的積冰密度和粘附力均較小。在空氣相對濕度較大的條件下會形成硬霧凇，這時產生的積冰密度和粘附力較大，很難清除。當水滴落在葉片表面時，有的立即凝結形成霧凇，而有的會沿著葉片表面流動再凝結成冰，這就形成了雨凇，密度和粘附力非常強，它通常和降水結冰一起出現。表面一般呈透明狀均勻分布，有時也會形成極不對稱分布的冰柱，當雨滴的溫度低于冰點時，雨凇容易在葉片的任何部位形成。另外，氣溫、風速、降雨量等都會影響雨凇形成的速度。

降水結冰是由于凍雨或雨雪接觸到低溫固體表面而形成的一種結冰形式。降水結冰較云內結冰的堆積率高得多，危害性更大。當雨水落在低于0℃的葉片表面上就會形成凍雨，冰的密度和粘附力都非常大。
 
為此，德高潔提出了用機器人代替人工對葉片表面覆冰進行清理的方案，并提出了解決方案。通過對德高潔自主設計的風電塔筒清洗機器人進行升級，加裝了可噴灑除冰劑的裝置，操作者可以通過遙控器控制爬壁機器人從而完成清洗除冰作業，實現利用人工智能機器人代替“蜘蛛人”，提高清掃效率，降低安全風險，給風電葉片除冰多了一條選擇之路。