文 | 李小軍，潘華，韓爽，黃潔亭

貴州地區(qū)風(fēng)電機(jī)組覆冰原因及甩冰風(fēng)險(xiǎn)分析

文 | 李小軍，潘華，韓爽，黃潔亭

高原寒冷地區(qū)氣候極易造成風(fēng)電機(jī)組葉片結(jié)冰，一方面會(huì)影響機(jī)組的發(fā)電量，另一方面在運(yùn)行過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪在溫度升高時(shí)，覆冰的粘著力下降，極易發(fā)生甩冰、落冰現(xiàn)象，造成人身傷害和運(yùn)營(yíng)事故。尤其在“天無(wú)三日晴”的貴州，風(fēng)電機(jī)組葉片覆冰發(fā)生的頻率較高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，貴州地區(qū)冬季的凝凍現(xiàn)象造成風(fēng)電機(jī)組的年發(fā)電量損失高達(dá)15%－20%。資料顯示，在特殊天氣情況下，比如溫度接近零攝氏度又伴有高濕度，如凍雨或雨夾雪，風(fēng)電機(jī)組葉片比較容易覆冰。在重力和風(fēng)電機(jī)組葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械力的作用下，這些冰又很容易從葉片上脫離。如果覆冰后風(fēng)電機(jī)組葉片繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，覆冰可能被拋出一段距離，如果沒(méi)有遇到阻礙物，甚至可能會(huì)被拋出數(shù)百米遠(yuǎn)。這些落冰可能會(huì)損害建筑物和車(chē)輛，甚至?xí)Φ斤L(fēng)電場(chǎng)的工作人員或者普通公眾，埋下安全隱患。目前我國(guó)缺乏有關(guān)風(fēng)電機(jī)組甩冰風(fēng)險(xiǎn)研究的相關(guān)資料，也沒(méi)有處理冰片脫落潛在危險(xiǎn)的指導(dǎo)性意見(jiàn)和辦法。隨著風(fēng)電機(jī)組大型化，葉片長(zhǎng)度增大，確實(shí)存在潛在的、巨大的風(fēng)險(xiǎn)，因此迫切需要這方面的安全指導(dǎo)方針，有必要研究風(fēng)電機(jī)組葉片積冰后的落冰、甩冰過(guò)程，以做參考指導(dǎo)。針對(duì)貴州地區(qū)，本文詳細(xì)描述了風(fēng)電機(jī)組覆冰形成原因以及葉片甩冰過(guò)程，并對(duì)甩冰風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

貴州地區(qū)風(fēng)電機(jī)組結(jié)冰情況

貴州位于中低緯度地區(qū)，北方南下的冷氣團(tuán)活動(dòng)頻繁，上空來(lái)自南面海洋的水汽十分豐富。另外，貴州地處云貴高原東北側(cè)斜坡地帶，平均海拔1100m左右，地勢(shì)西高東低。進(jìn)入冬季，頻繁南下的北方冷氣團(tuán)受到云貴高原地形阻擋，在貴州西部與云南東部之間上空形成了氣象學(xué)上有名的云貴靜止鋒，并長(zhǎng)期控制貴州，加之來(lái)自孟加拉灣暖濕氣流源源不斷的豐富的水汽輸送補(bǔ)充，從而導(dǎo)致貴州凍雨次數(shù)多、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

貴州全省建立氣象觀測(cè)站的縣區(qū)共計(jì)84個(gè)，從2008年1月12日開(kāi)始，貴州全省范圍大面積遭遇了有氣象記錄以來(lái)最嚴(yán)重的持續(xù)低溫雨雪冰凍災(zāi)害天氣，共有76站出現(xiàn)低溫雨雪冰凍；2011年共有78站出現(xiàn)低溫雨雪冰凍，占全省臺(tái)站的92.9%，超過(guò)2008年，影響范圍達(dá)歷史之最；2013年全省單站凝凍過(guò)程達(dá)42站，本次災(zāi)害等級(jí)為中級(jí)。2008年低溫雨雪冰凍災(zāi)害表現(xiàn)為前期中部和東部地區(qū)嚴(yán)重、后期轉(zhuǎn)為西部地區(qū)嚴(yán)重，而2011年主要嚴(yán)重區(qū)域集中在中部和西部地區(qū)。2013年則主要出現(xiàn)在自西向東一線，其中威寧、水城、盤(pán)縣、普安、大方、修文、白云、甕安和萬(wàn)山累計(jì)雨凇日數(shù)在10天以上。

貴州冰凍天氣具有強(qiáng)度大、影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)氐墓╇娫O(shè)備及儀器造成嚴(yán)重?fù)p害。2011年貴州電網(wǎng)10kV及以上輸電線路共6161座，因冰災(zāi)停運(yùn)的線路共996條，受災(zāi)停運(yùn)率為16%；2013年貴州省電力線路1010kV及以上覆冰線路高峰期達(dá)到383條。

貴州葉片覆冰的氣象條件是：氣溫下降至－5℃－0℃，相對(duì)濕度大于90%，風(fēng)速1m/s－8m/s，持續(xù)時(shí)間多數(shù)地區(qū)10天以上。如遇毛毛雨或大霧或者僅僅空氣濕度很高，首先在葉片表面形成雨??；如果氣溫升高，例如天氣轉(zhuǎn)晴，雨凇則開(kāi)始融化；如果天氣繼續(xù)轉(zhuǎn)晴，則覆冰過(guò)程終止；如果天氣驟然變冷，氣溫下降，出現(xiàn)雨雪天氣，凍雨和雪則在黏結(jié)強(qiáng)度很高的雨凇冰面上迅速增長(zhǎng)，形成密度大于0.6g / cm 的較厚冰層；如果溫度繼續(xù)下降至－15℃－8℃，原有冰層外則積覆霧凇。這種過(guò)程將導(dǎo)致葉片表面形成雨凇—混合凇—霧凇的復(fù)合冰層。在這個(gè)過(guò)程中，如天氣發(fā)生變化，多次出現(xiàn)晴—冷交替的天氣，則融化會(huì)加強(qiáng)冰的密度。如此往復(fù)發(fā)展將形成霧凇和雨凇交替重疊的混合凍結(jié)物，即混合凇。降雨型結(jié)冰混合著凍霧覆冰。降雨型結(jié)冰一方面是由濕度較高的降雪直接造成葉片結(jié)冰。由于雪降落在葉片上，含有較高的液態(tài)水成分，粘度高，附著于葉片表面，當(dāng)溫度適宜時(shí)便會(huì)發(fā)生雪積累現(xiàn)象；另一方面則是由于凍雨。大氣系統(tǒng)靜穩(wěn)時(shí)，由于低溫會(huì)產(chǎn)生低于0℃但仍未結(jié)冰的液體狀態(tài)的水滴，這種過(guò)冷水掉落在葉片表面上會(huì)馬上結(jié)冰，這就是凝凍現(xiàn)象，也叫凍雨。隨著凝凍天氣的持續(xù)，葉片積冰會(huì)越裹越厚，完全無(wú)消融脫冰機(jī)會(huì)，因而形成罕見(jiàn)的大冰凌。

風(fēng)電機(jī)組葉片積冰高度依賴于本地地形條件（微地形）、天氣條件（微氣象）和風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。任何積冰都可能由于重力和葉片的離心力而甩冰。周?chē)鷾囟鹊纳仙?，風(fēng)速的變化，以及太陽(yáng)輻射均會(huì)導(dǎo)致冰片墜落，使得風(fēng)電機(jī)組附近區(qū)域存在巨大風(fēng)險(xiǎn)。此外，如果風(fēng)速風(fēng)向等氣象條件合適，旋轉(zhuǎn)的葉輪可以推動(dòng)冰碎片從風(fēng)電機(jī)組機(jī)位處甩出長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米的距離，譬如：在山區(qū)或北部地區(qū)結(jié)冰可能經(jīng)常發(fā)生。任何暴露的結(jié)構(gòu)落冰可能會(huì)損害建筑物和車(chē)輛，并且損傷到現(xiàn)場(chǎng)人員和普通公眾，除非有充分的、措施到位的保護(hù)。

甩冰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

隨著機(jī)組容量增大，兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組葉片尖部距離地面的高度可能大于150m，在寒冷季節(jié)很容易碰觸到較低的云層，造成葉尖結(jié)冰?？紤]重力及冰片拋出過(guò)程中的空氣阻力值后可以計(jì)算甩冰路徑。由于冰在降落過(guò)程中很難保持穩(wěn)定狀態(tài)，一般是翻轉(zhuǎn)下降，阻力的作用顯著，因此可以忽略升力作用。設(shè)x、y、z分別代表橫坐標(biāo)、豎坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的冰片距離，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的甩冰范圍：

一、運(yùn)行機(jī)組的甩冰風(fēng)險(xiǎn)分析

當(dāng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，假定葉輪葉片的前緣結(jié)冰，且由于空氣動(dòng)力和離心力的作用導(dǎo)致定期落冰。冰碎片的投擲距離隨風(fēng)輪的方位角、風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速、局部半徑以及風(fēng)速的變化而變化。此外，冰片的幾何形狀及其質(zhì)量也將影響冰片的飛行軌跡。典型的冰碎片拋射過(guò)程已經(jīng)在風(fēng)洞中進(jìn)行研究，用來(lái)評(píng)估其空氣動(dòng)力學(xué)特性。據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬仿真的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬方法較為保守。

計(jì)算輸入?yún)?shù)有風(fēng)輪的直徑、輪轂高度、葉片形狀，最重要的是葉尖的弦線長(zhǎng)以及輪轂的轉(zhuǎn)速范圍。典型的甩冰計(jì)算需要假設(shè)結(jié)果最壞的幾個(gè)場(chǎng)景情況，以減少計(jì)算的復(fù)雜程度。風(fēng)洞試驗(yàn)顯示典型的阻力系數(shù)Cd= 1.2。因此甩冰范圍計(jì)算中選取阻力系數(shù)Cd= 1.0，忽略升力系數(shù)和風(fēng)切變，為計(jì)算積冰質(zhì)量，選取冰密度d=700kg/m3?？諝饷芏雀鶕?jù)周?chē)h(huán)境溫度及風(fēng)電場(chǎng)緯度、輪轂高度進(jìn)行推算。較高的溫度將會(huì)增大甩冰范圍，然而溫度過(guò)高不會(huì)存在積冰現(xiàn)象。通過(guò)此方法可以得出每臺(tái)機(jī)組甩冰范圍隨風(fēng)速、風(fēng)向的空間變化，因而可根據(jù)具體情況指導(dǎo)控制系統(tǒng)決定機(jī)組的關(guān)?；騿?dòng)。有經(jīng)驗(yàn)公式：

其中，S表示最大投射距離，h是輪轂高度，d為葉輪直徑，單位均為米。

此公式由德國(guó)勞氏船級(jí)社（Germanischer Lloyd）和德國(guó)風(fēng)能研究所（the Deutsches Windenergie Institut，DEWI）機(jī)構(gòu)認(rèn)證。公式僅在初級(jí)設(shè)計(jì)階段，用于粗略估計(jì)布機(jī)范圍。觀測(cè)表明，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)冰片從葉片脫落時(shí)碎成些許體積小的冰片就不會(huì)因?yàn)轶w積過(guò)大而砸落在地面上。小片的冰，空氣阻力作用變小，從而增大了投擲距離。體積較大的冰片會(huì)產(chǎn)生更多的空氣阻力，因此落于機(jī)組附近。

二、停機(jī)機(jī)組的甩冰風(fēng)險(xiǎn)分析

由于機(jī)艙外殼的形狀，冬天可能會(huì)有雪和冰在輪轂頂部堆積起來(lái)。由于發(fā)電機(jī)和齒輪箱發(fā)熱，風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙表面的冰融化而產(chǎn)生大面積的水膜使得大量的冰或雪向下滑。而轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片始終處于高位，是積冰最嚴(yán)重的區(qū)域，因此塔架或機(jī)艙表面的覆冰可以忽略不計(jì)。然而，在接近輪轂處，大而重的冰塊碎片的跌落對(duì)維修人員造成危險(xiǎn)。因此，必須要有預(yù)防措施，以避免事故的發(fā)生。原則上，停機(jī)的風(fēng)電機(jī)組與其他建筑結(jié)構(gòu)的積冰過(guò)程類似，如塔、天線、輸電線路等。冰片的甩落范圍取決于沿盛行風(fēng)風(fēng)向的風(fēng)電機(jī)組制動(dòng)時(shí)風(fēng)輪的位置或空轉(zhuǎn)風(fēng)輪的運(yùn)行狀態(tài)。積冰的尺寸、質(zhì)量和空氣動(dòng)力特性的估計(jì)與運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組甩冰風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)類似。

在葉片積冰的條件下，如果只有輕微的積冰積聚在葉片的前緣，操作系統(tǒng)就指示停機(jī)動(dòng)作。一旦停機(jī)，如果不能保證所有的積冰能從表面融化或者被人工除冰，風(fēng)電機(jī)組不可能自動(dòng)重新啟動(dòng)。如果可以手動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)電機(jī)組，就沒(méi)有必要進(jìn)行覆冰檢測(cè)。因此覆冰自動(dòng)檢測(cè)是為了確保在風(fēng)電機(jī)組附近的人或物體的安全。

目前有很多方法用于檢測(cè)浮冰，但是都需要進(jìn)一步地論證。首先，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率曲線和環(huán)境溫度進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測(cè)。如果檢測(cè)到偏差，而且這個(gè)偏差與葉片結(jié)冰相關(guān)，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)立即停機(jī)。轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片采用高精密的空氣動(dòng)力學(xué)制作工藝，因此對(duì)前緣葉片粗糙度的微小變化非常靈敏。當(dāng)溫度較低，某風(fēng)速值下風(fēng)電機(jī)組功率值突然下降，即使是風(fēng)速計(jì)受到影響，也可以作為葉片結(jié)冰的指示。帶除冰加熱系統(tǒng)的風(fēng)速計(jì)可以避免雪水或融化冰倒灌而不影響風(fēng)速計(jì)的工作，因此對(duì)葉片結(jié)冰的指示作用不明顯。

觀察表明，積冰的長(zhǎng)度達(dá)到翼弦長(zhǎng)度的40%時(shí)將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中甩冰。然而，由極少量冰造成的功率損失將及早指示結(jié)冰狀態(tài)。如果關(guān)停風(fēng)電機(jī)組時(shí)，必須考慮到這段期間的積冰情況。在結(jié)露期間融化時(shí)，冰片墜落下來(lái)會(huì)被風(fēng)加速。必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的實(shí)測(cè)報(bào)告確定最大風(fēng)速。需要收集以下數(shù)據(jù)：現(xiàn)場(chǎng)的海拔高度、輪轂高度、葉輪葉片的幾何形狀、轉(zhuǎn)子葉片半徑以及冰片段的大小。

觀察表明，冰片從停止轉(zhuǎn)子表面跌落時(shí)先斷裂成更小的部分而后落在地面上。考慮最壞的情況，研究2m長(zhǎng)冰片的拋射過(guò)程，即大塊冰片從機(jī)位處被拋射到更遠(yuǎn)的距離，同時(shí)假定該片段開(kāi)始處的葉片尖端。冰片的體積乘以冰密度為冰片的質(zhì)量。保守起見(jiàn)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉片的阻力系數(shù)，停機(jī)機(jī)組的積冰阻力系數(shù)假設(shè)為1.2，因?yàn)檫@會(huì)產(chǎn)生更大的沉降距離。同時(shí)，依據(jù)空氣溫度為0℃條件下，當(dāng)?shù)睾０胃叨认螺嗇灨叨忍幍目諝饷芏茸鳛棣阎怠?/p>

對(duì)于停機(jī)狀態(tài)下的風(fēng)電機(jī)組，其甩冰投射距離的簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)方程為：

其中，v表示輪轂高度處的風(fēng)速，單位m/s；S表示最大投射距離，單位m；d是風(fēng)輪直徑，單位m；h表示輪轂高度，單位m。

甩冰模型模擬

人員被風(fēng)電機(jī)組甩出的冰碎片擊中的風(fēng)險(xiǎn)取決于以下因素：（1）每年風(fēng)電機(jī)組葉片積冰事件的發(fā)生頻率。在收集資料的過(guò)程中，不應(yīng)局限于天氣或氣象記錄。如果安裝有普通風(fēng)速計(jì)和加熱型風(fēng)速計(jì)，大致可以用來(lái)判斷一年內(nèi)結(jié)冰事件頻率。如果安裝的是不具備加熱功能的風(fēng)速計(jì)，冬季時(shí)，在0m/s到1m/s風(fēng)速區(qū)間，風(fēng)速頻率數(shù)目異常高，而在夏天時(shí)，風(fēng)速頻率顯示為一個(gè)正常的“威布爾狀”風(fēng)速曲線，也可以作為判斷是否結(jié)冰的現(xiàn)象之一。（2）風(fēng)向風(fēng)速頻率分布與結(jié)冰頻率和環(huán)境溫度的關(guān)系。（3）冰碎片從葉片上脫落下來(lái)的可能性。這與落冰的葉片徑向位置和葉片的方位角有關(guān)。（4）依賴于葉片的旋轉(zhuǎn)速度、以及葉片槳距角、葉片外形和葉片的柔韌性。（5）落冰的位置、數(shù)量及重量。冰片的落點(diǎn)和落地速度取決于徑向位置、葉片的方位角、以及脫落時(shí)風(fēng)輪的速度及風(fēng)速。（6）在任何風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域相關(guān)人員出現(xiàn)的概率以及有無(wú)安全防范措施。

一、軌跡預(yù)測(cè)

Morgan建立了一種方法描述落冰軌跡，且該方法已發(fā)展為“寒冷氣候風(fēng)能計(jì)劃（Wind Energy in Cold Climates，WECO）的一部分。該計(jì)劃由英國(guó)貿(mào)易和工業(yè)部資助，隸屬于歐洲委員會(huì)的非核能項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目的合作商還包括芬蘭氣象科學(xué)研究所，歌美颯（英國(guó)），丹麥Ris?實(shí)驗(yàn)室和芬蘭VTT技術(shù)研究中心，以及許多其他歐洲國(guó)家合作商。

軌跡預(yù)測(cè)模型中需要考慮的參數(shù)有：（1）甩冰瞬間的葉片方位角；（2）甩冰瞬間冰片的徑向位置；（3）甩冰前任何徑向滑動(dòng)速度，稱之為“彈弓效應(yīng)”；（4）風(fēng)輪的尺寸和轉(zhuǎn)速；（5）冰片的尺寸；（6）冰片下落過(guò)程中的重力作用；（7）氣動(dòng)阻力；（8）氣動(dòng)升力；（9）風(fēng)電機(jī)組下游空氣的平均風(fēng)速。

當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)上升時(shí)，由于離心力的作用，冰片徑向向外滑動(dòng)從葉片前緣脫離。從葉片尖端脫離的過(guò)程中，除了由轉(zhuǎn)動(dòng)葉片施加的切向力，同時(shí)存在巨大的徑向加速度，這種現(xiàn)象被稱為“彈弓”效應(yīng)。在這種情況下，假設(shè)冰片始終與葉片接觸，冰片脫落過(guò)程中引起的任何氣動(dòng)力變化都忽略不計(jì)。拋冰軌跡的運(yùn)動(dòng)方程是：

其中，r落冰的徑向位置；w是風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度；φ是冰片開(kāi)始脫落時(shí)葉片的方位角，從低端算起；t自冰片脫落時(shí)的時(shí)間。

還存在另外一種情況，當(dāng)落冰到達(dá)葉尖前，葉片開(kāi)始下降時(shí)，落冰的徑向加速度變?yōu)樨?fù)值，可能在還未到達(dá)葉尖就已脫落。實(shí)際上，如果沿葉片的滑動(dòng)過(guò)程被阻礙，落冰可以隨時(shí)被甩出，任何有關(guān)冰片的拋落過(guò)程將提早結(jié)束。就目前而言，使用“彈弓效應(yīng)”原理計(jì)算均假定冰片到達(dá)葉尖處才被甩出。

二、敏感性分析

通過(guò)建立甩冰范圍與風(fēng)輪半徑、輪轂高度、葉輪旋轉(zhuǎn)速度、冰片質(zhì)量、冰片面積、空氣密度、風(fēng)速風(fēng)向和阻力系數(shù)等各個(gè)參數(shù)間的關(guān)系，探討分析各個(gè)參數(shù)對(duì)甩冰范圍的影響，即敏感性分析：拋射路徑被認(rèn)為是積冰脫落的最初位置的函數(shù)，即冰片開(kāi)始落下的徑向和切向位置，通過(guò)選取不同的積冰脫落點(diǎn)，討論脫落點(diǎn)位置對(duì)甩冰范圍的影響；通過(guò)選取不同質(zhì)量的冰片，在不同空氣密度下的甩冰范圍，討論阻力系數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。

研究表明，不考慮阻力系數(shù)時(shí)，大質(zhì)量冰片的甩冰范圍擴(kuò)大了3倍，落地速度增大2倍。但對(duì)于質(zhì)量小的落冰而言，阻力系數(shù)的影響并不明顯。阻力系數(shù)一方面提供阻力，降低落冰速度，縮小了落冰范圍；另一方面，使下落冰片被順風(fēng)掃過(guò)，在一定程度上增大了落冰范圍。也就是說(shuō)，在不同風(fēng)速條件下，冰片的甩落面積也是不同的。風(fēng)速愈大，落冰范圍愈大。最后得出結(jié)論：葉片從輪轂底部上升到大約135°時(shí)會(huì)發(fā)生落冰現(xiàn)象，風(fēng)速和葉尖速度以及阻力系數(shù)是影響落冰范圍的重要參數(shù)。此外，Seifert運(yùn)用蒙特卡洛模擬方法模擬每平方米內(nèi)落冰的概率與機(jī)組距離的函數(shù)關(guān)系。結(jié)果表明，在良好的結(jié)冰氣象條件下，離風(fēng)電機(jī)組距離超過(guò)約250m，被落冰擊中的風(fēng)險(xiǎn)逐漸變小。

防護(hù)措施

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)階段，均需要考慮甩冰的風(fēng)險(xiǎn)，考核落冰范圍。風(fēng)電機(jī)組選址時(shí)對(duì)于易于結(jié)冰的地域或者區(qū)域，需要考慮降低甩冰的風(fēng)險(xiǎn)，除配備除冰防冰工具外，還應(yīng)該采取一些防范措施，比如：加強(qiáng)對(duì)結(jié)冰易發(fā)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的覆冰檢測(cè)工作；計(jì)算安全距離：即在選址時(shí)，選擇離已有建筑物、公共區(qū)域有一定安全距離的地方作為風(fēng)電機(jī)組的位置；設(shè)立物理及視覺(jué)警告：配備圍欄和警告標(biāo)志以保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員與公共人群；加強(qiáng)培訓(xùn)教育，指導(dǎo)運(yùn)行維護(hù)的工作人員，不要進(jìn)入有可能落冰的風(fēng)電機(jī)組的任何順風(fēng)區(qū)域，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

結(jié)論

經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例表明，積冰從運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組葉片拋落的過(guò)程中，質(zhì)量小的冰碎片擊中地面的范圍面積更大，與風(fēng)電機(jī)組存在一定的距離；停機(jī)機(jī)組中質(zhì)量大的冰片甩冰范圍較質(zhì)量小的冰片范圍大?？傮w來(lái)看，運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組的甩冰風(fēng)險(xiǎn)面積比處于靜止或停機(jī)狀態(tài)的范圍大。在這兩種情況下，風(fēng)的方向均是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要參數(shù)，因此可以作為有關(guān)控制系統(tǒng)的重要參數(shù)。

雖然葉片結(jié)冰僅發(fā)生在一年中的一小段時(shí)間，但是即便在這少數(shù)時(shí)間段，在一定的風(fēng)速風(fēng)向條件下還是存在甩冰和人員損傷的可能性，因此有必要評(píng)估甩冰的風(fēng)險(xiǎn)可能性。本文對(duì)貴州省葉片覆冰分布特點(diǎn)及原因進(jìn)行分析，概括闡述了目前國(guó)內(nèi)外甩冰研究進(jìn)展，根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)分步驟評(píng)估葉片甩冰風(fēng)險(xiǎn)，分析了影響甩冰軌跡的因素，如：甩冰瞬間的葉片方位角；甩冰瞬間冰片的徑向位置；甩冰前任何徑向滑動(dòng)速度；風(fēng)輪的尺寸和轉(zhuǎn)速；冰片的質(zhì)量和體積；氣動(dòng)阻力等，同時(shí)進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，以利于更好地開(kāi)展葉片覆冰預(yù)報(bào)工作、覆冰檢測(cè)工作以及風(fēng)電場(chǎng)人員安全工作。建議在規(guī)劃貴州等地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)時(shí)應(yīng)該考慮將葉片甩冰作為安全問(wèn)題，一旦發(fā)生安全意外事故將造成負(fù)面影響，并會(huì)降低公眾對(duì)風(fēng)力發(fā)電的接受能力。

（作者單位：李小軍、潘華：貴州電力試驗(yàn)研究院；韓爽、黃潔亭：華北電力大學(xué)）