云南某风场风速仪风向标冰冻解决方案讨论

       云南某风场风机的风速仪、风向标在恶劣天气下产生的冰冻现象。风速仪冻结,风机会出现实际功率大于冻结风速仪测得风速下所对应的设计功率情况(即风速仪在冻结的情况下测得的风速和发电机实际发出的功率与设计的逻辑不匹配)。风向标作为偏航系统的关键部件,如果冻结会使偏航系统无法准确跟踪风向变化,不能保证风机捕获最大风能。由于风速仪、风向标自身的加热系统融雪能力不足,助长了风速仪、风向标冻结,造成风机停机,降低了风机的效率,给风场带来巨大的经济损失。
所以,风场存在的风速仪、风向标冰冻问题,亟待解决。目前,可考虑的方案有:人工除冰、给现有测风传感器加电热带、更换防冰冻的测风传感器。

一、 人工除冰
人工除冰是由运行维护人员爬上机舱顶,敲除测风仪表面的结冰来完成。这种方案尽管成本很低,无需特别的准备,但也存在弊端:
1、 机舱顶部会因积雪,甚至结冰,而变得十分光滑,尤其是遇到风速大时,除冰人员在除冰过程中极易发生打滑等意外,造成人身安全隐患;由于特殊地理位置的缘故,除冰人员也极易在大风雪天野外作业时被冻伤或迷路;
2、 在除冰过程中易因敲击测风传感器表面而损坏仪器;
3、 人工除冰的时间周期较长,如遇到夜间发生冰冻且天气持续恶劣,除冰周期对发电量的影响将更大,进而影响经济效益。

二、 给现有测风传感器加电热带


 
       自限温电加热带的电热元件,是在两根平行金属母线之间均匀地挤包一层具有正温系数半导体PTC材料制成的芯带。电缆一端的两根母线与电源接通时,电流从一根母线横向流过PTC材料层到达另一根母线,PTC层就是连续并联在母线之间的电阻发热体,将电能转化成热能,对操作系统进行伴热保温。芯带电阻随温度升高增大,到了高阻区,电阻大到几乎阻断电流,芯带温度便达到高限不再升高却自动限温。
其优点是:
1、 自限温加热带具有温度均匀,不会过热,升温快速;
2、 根据需要剪成任意长度使用连续长平行导体结构和均匀的加热介质分布,单位长度的自限温电伴热带具有恒定的功率输出,因而可以根据所需长度,现场裁剪;
3、 节能自动控温易于安装自控温特性,使输出功率随环境温度改变而自动调整,无须设置另外控温系统。
弊端:
1、 需采用漏电保护器,且需要专业人员施工;
2、 寿命短。从室外的应用成本看,当使用后,其外表面是保温材料的成本,再外面是金属皮的保护成本,光不说其使用的用电消耗成本,自限温电伴热带的缺点在室外应用时用不到五年,有的都不到一个冬季;
3、 从环保的角度考虑它,自限温电伴热带的缺点是,当人们在不到两年去更换时,其材料无人回收,以及保温材料在没有完全使用,拆掉了,这些垃圾造成的二级的浪费,即不环保又不节约能源。

三、 更换防冰冻的测风传感器
为保证风速仪、风向标在低温等恶劣天气条件下的正常运行,生产厂家都会给传感器内部配备加热期以防止结冰。而限于加热功率与热传导效果,使得效果并不理想。德国KRIWAN凭借其IF的专利技术,很好的解决了上述问题,并在国内得到了很好的验证。
其优点是:
1、   独特的IF专利加热技术,直接加热于顶部的旋转部件,有效避免了热传导不够、不均的情况;


 
2、  自动控制。环境温度低于10℃,自加热启动;环境温度高于15℃,自加热停止;或运动部件(风标)表面温度高于60℃,自加热停止;
3、  寿命长。附加的配件可使防护等级达到IP66,风标、风杯为一体化,不再是多个部件用螺丝来紧固连接。
4、  低风速下的可靠测量,增加了风力发电的额外收益;高风速下的可靠测量,保证了风力发电机组的安全。高分辨率使风力发电机组得到可靠校正,增强效能。

弊端:
1、  需要在安装支架上开孔,或重新做支架;
2、  成本较高。