NB T 10211-2019 风力发电机组叶片电加热防 除冰控制系统技术规范.pdf

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1、ICS 29.120.01 K 45 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 102112019 风力发电 机组叶片 电加热防/ 除冰控制 系统 技术规范 Technical specification for blade electro-thermal anti-icing/deicing control system of windturbine generator system 2019 - 06 - 04 发布 2019 - 10 - 01 实施 发布NB/T 102112019 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规范 性引 用文 件 . 1 3 术语 和定 义 .

2、1 4 技术 要求 . 2 5 试验 方法 . 6 6 检验 规则 . 8 7 标志 、标 签、 使用 说明书 . 9 8 包装 、运 输、 储存 . 10 附录A （ 规范 性附 录） 基于手 册方 法电 热防 除冰 功率计 算 . 11 I NB/T 102112019 II NB/T 102112019 前 言 本标准 按GB/T 1.12009 给定的 规则 起草 。 本标准 由中 国电 器工 业协 会提出 。 本标准 由能 源行 业风 电标 准化技 术委 员会 风电 电器 设备分 技术 委员 会（NEA/TC1/SC6 ）归 口。 本标准 主要 起草 单位 ： 成 都阜特 科技 股份

3、 有限 公司 、 机 械工 业北 京电 工技 术 经济研 究所 、 中广 核新 能 源 投资 （深 圳） 有限 公司 、 上海 电气 风电 集团 有限 公 司、 明阳 智慧 能源 集团 股 份公 司、 北京 金风科技 电气设 备有 限公 司、 中国 船级社 质量 认证 公司 。 本 标 准参 加起 草单 位： 国电 联 合动 力技 术有 限公 司、 北京 天诚 同创 电气 有限公 司、 江苏 金风 科技 有 限 公 司、 远景 能源 （ 江苏） 有 限公 司 、 浙 江运 达风电 股 份有 限公 司、 许昌 许继 风 电科 技有 限公 司、 中国 质量认 证中 心。 本标准 起草人 ：苗 强、

4、侯 垚、付 小林、 成和 祥、孙 二平、 俞庆、 贾石 、房海 涛、马 晓岩、 褚景 春、 周胜兵 、杨 建军 、王 艳华 、巩世 昌、 陈凯 、岳 红轩 、侯洪 强。 III NB/T 102112019 风 力发电 机组叶片 电加热 防/ 除冰控 制系统 技术规范 1 范围 本标准 规定 了风 力发 电机 组叶片 电加 热防 冰除冰 控 制系统 （以 下简 称 “ 防 除冰 控 制系 统” ） 的 技术 要求、 试验 方法 、检 验规 则等。 本标准 适用 于并 网型 陆（ 地）上 水平 轴风 力发 电机 组的叶 片电 加热 防 除冰 控制 系 统。 2 规范性 引用 文件 下列文 件对

5、于本 文件 的应 用是必 不可 少的 。 凡 是注 日期的 引用 文件 ， 仅 所注 日期的 版本 适用 于本 文 件。凡 是不 注日 期的 引用 文件， 其最 新版 本（ 包括 所有的 修改 单） 适用 于本 标准。 GB/T 191 包 装储 运图 示标志 GB/T 2422 电工 电子 产品 环境试 验术 语 GB/T 2423.10 电工 电子 产 品环境 试验.第2 部分 ： 试 验方法.实验Fc：振 动（ 正 弦 ）GB/T 2423.15 电 工电子 产品 环境 试验.第2 部分： 试验 方法.试验Ga 和导 则 ：稳 态加 速度 GB/T 2900.1 电 工术 语基 本术语

6、GB/T 2900.53 电工 术语 风 力发电 机组 GB/T 2900.57 电工 术语 发 电、输 电及 配电 运行 GB/T 11287-2000 电气 继电 器 第21 部分: 量 度继 电器 和 保护 装置 的振 动、 冲击、 碰 撞和 地震 试验 第 1篇:振动 试验( 正弦) GB/T 14537-1993 量 度继 电器和 保护 装置 的冲 击与 碰撞试 验 GB/T 15543-2008 电能 质量 三 相电 压不 平衡 GB/T 18802.1-2011 低压 电涌保 护器(SPD) 第1部分低 压 配电 系统 的保 护器 性能 要 求和 试验 方法 GB/T 19608

7、.1 特 殊环 境条件 分 级第 1 部分 ：干 热 GB/T 19608.2 特 殊环 境条件 分 级第 2 部分 ：干 热沙漠 GB/T 19608.3 特 殊环 境条件 分 级第 3 部分 ：高 原 GB/T 19963 风电 场接 入电力 系 统技 术规 范 GB/T 20626.1-2006 特殊 环境条 件 高 原电 工电 子产品 第1 部 分： 通用 技术 要求 GB/T 33629-2017 风 力发 电机组 雷电 保护 NB/T 31017 风力 发电 机组主 控 制系 统技 术规 范 NB/T 31018 风力 发电 机组电 动 变桨 控制 系统 技术 规范 3 术语和 定

8、义 GB/T 2422、GB/T2900.1 、GB/T2900.53、GB/T2900.57、GB/T4365 界 定的以 及下 列术语和 定义适 用 于本标 准。 3.1 叶片电 加热 防冰 除冰 控制 系统 blade electro-thermal anti-icing/deicing control system 1 NB/T 102112019 通过加 热去 除桨 叶表 面覆 冰的电 气控 制的 装置 ， 主 要包括 叶片 电加 热防冰 除冰控 制器、 传感 器、 保 护装置 、配 电装 置等 部件 。 3.2 雷电电 磁脉 冲防 护系 统 light electromagneti

9、c impulse measure system （LPMS ） 针 对 自然 界雷 电所 引起 的高 能 电磁 脉冲 的防 护系 统， 是通 过拦 截、 疏导、 泄放入 地 的一 体化 系统 方 式，防 止由 直击 雷或 雷电 电磁脉 冲对 建筑 物本 身或 其内部 设备 造成 损害 的防 护技术 。 3.3 电涌保 护器 surge protective device（SPD ） 用于限 制瞬 时过 电压 和泄 放浪涌 电流 的电 器， 它至 少包含 一非 线性 的元 件。 4 技术要 求 4.1 使用条 件 4.1.1 正常使 用环 境条 件 适用于 下述 条件 并能 正常 工作。 a)

10、环 境温 度：-40 +45 。 b)相 对湿 度： 50% ，空 气 清洁无 凝露 c)海拔 高度 ：2000m。 当应用 环境 海拔 高度2000m ， 参考GB/T 20626.1-2006 标 准第5节， 对相 关部 件进 行 降容 后选 型。 4.1.2 正常试 验环 境条 件 主要包 括使 用气 候条 件， 应在如 下大 气环 境下 进行 试验： a)环 境温 度：+15 +35 。 b)相 对湿 度：45% 75% 。 c)大 气压 力：86kPa 106kPa。 4.1.3 电源条 件 4.1.3.1 交流 电源 a)电 源频 率变 化范 围：47.5Hz51.5Hz。 b)电

11、源 电压 允许 波动 范围 ：电压 额定 值的-10% +10% 。 c)电源的 不平 衡度 应满 足GB/T 15543-2008第4章的 规定， 并 在其 范围 内正 常工 作。 d)电源 波形 为正 弦波 ，总 谐波含 量小 于5% 4.1.3.2 直流电 源 a)电源 电压 允许 偏差-15% +10% 。 b)电源 电压 纹波 系数 小于5% 。 4.1.4 使用场 所的 要求 a)环境中 不应 有腐 蚀破 坏绝 缘的气 体或 导电 介质 ， 不 应有引 起火 灾或 爆炸 的介 质， 不 应有 明显 的 及 较严重 的霉 菌。 b)使用 场所 应避 免雨 、雪 、沙的 进入 。 2

12、NB/T 102112019 c)使用 场所 的接 地电 阻应 小于等 于 4 。 d)特 殊使 用场 所的 要求 参见 GB/T 19608 的规 定。 4.1.5 其他使 用条 件 当超出4.1.14.1.4 规定 的环境 条件 时， 应由 制造 商与用 户签 订专 门的 协议 。 4.2 功能要 求 4.2.1 基本功 能 a)提供 叶片 电加 热器 用标 准配电 ，包 括过 流、 人身 保护等 电气 保护 功能 。 b)提供 叶片 电加 热器 供电 浪涌保 护功 能， 使之 符合 整机安 全要 求。 c)防除冰 控制 系统 能够 控制 叶片电 加热 器， 清除 叶片 表面覆 冰或 降低

13、 叶片 表面 覆冰概 率。 4.2.1.1 加热功 率 每只叶 片额 定加 热功 率参考 附录 Aq PS 1211 LWC y t 3 公式 10 q PS 1211 LWC y t 3 计算 。 q PS 1211 LWC y t 3 4.2.1.2 精度要 求 a)加热 温度 控制 精度 （闭 环）：5 。 b)防 除冰 同步 控制 精度 ：1h。 c)覆 冰测 量精 度： 叶 片质 量*5% 。 d)指令/反馈 周期 ：1s 。 4.2.2 系统运 行模 式 4.2.2.1 系统维 护模 式 a)模式 进入 时， 系统 停止 向叶片 电加 热器 的功 率输 出，模态 进入 后不接 受上

14、 位机指 令 b)系统 按照 按键 或维 护终 端直接 指令 投入 或切 出叶 片电加 热器 回路 c)系统 维护 模式 下， 系统 投退不 受自 身故 障诊 断系 统的安 全保 护功 能限 制 4.2.2.2 受控运 行模 式 a)模式 进入 时， 系统 应首 先判断 处于 系统 维护 模式 解除状 态下 b)防 除冰 控 制系 统优 先处 于安全 保护 功能 控制 ，能 按照设 定及 时退 出 c)防除冰 控制 系统 按照 接受 的上位 机指 令正 常工 作， 满足NB/T 31017 的 有关 要求 4.2.2.3 自主运 行模 式 通过传 感器 采集 机组 运行 参数， 防 除冰 控制

15、 系统 应能自 动 计算 生成 防除 冰指令 并控制 叶片 加热 器完 成防 除冰 过程, 其 性能 满足4.2.1.2控制 精度 的要 求 4.2.3 故障诊 断功 能 3 NB/T 102112019 防除冰 控制 系统 应具 备自 诊断功 能， 能实 时检 测设 备 的故障 或异 常情 况， 信息 能 及时上 送控 制系 统。 诊断及 保护 可包 括以 下方 面： a) 防雷保 护动 作 b) 熔断器 或保 护开 关动 作 c) 柜体异 常， 一般 应包 括以 下内容 ： 1) 柜内温 湿度 超范 围 2) 柜内加 热器/散热 器故 障 3) 自启动 超时/温湿 度控 制失效 4) 柜体

16、绝 缘或 接地 状态 监测 故障。 d) 通信超 时或 中断 e) 控制器 故障 （如 果系 统包 括） f) 传感器 故障 ，一 般应 包括 以下内 容： 1) 温度传 感器 故障 2) 测冰传 感器 故障 （如 果系 统包括 ） 3) 信号变 送器 故障 （如 果系 统包括 ） g) 加热器 故障 ，一 般可 包括以 下 内容 ： 1) 加热回 路故 障（ 开路/短路） 2) 加热功 率异 常 3) 温度异 常 4) 反馈信 号异 常。 4.2.4 安全上 电功 能 防除冰 控 制系 统初 始化 上电 时， 当环 境温 度、 湿度等 超 出内 部元 器件 的工 作范 围 时， 应 有预 加

17、热 功 能，只 有条 件达 到要 求时 ，才允 许系 统工 作。 4.2.5 安全保 护功 能 当防 除冰 控 制系 统处 于运 行工况 时出 现故 障， 应能 自行进 入断 电保 护状 态。 4.2.5.1 保护 范围 a) 电源故 障： 即供 电超 出额 定范围 。 b) 自检故 障： 即系 统启 动时 ，系统 自诊 断结 果不 具备 控制系 统运 行条 件。 c) 通讯故 障： 即与 上位 系统 之间出 现通 信故 障。 d) 控制故 障： 即控 制系 统失 效或输 出故 障。 4.2.5.2 状态 反馈 防除冰 控制系 统应具 备自 身保护 状态输 出功能 ，即 采用可 靠的方 式，确

18、 保在 出现4.2.5.1 各类 问题 时反馈 系统 整体 状态 。 4.2.6 人机交 互功 能 a) 信 息 交互： 叶片 电加 热防 除冰 控 制系 统参 数的 查询、 设置 ， 系 统状 态查 看及 故障 诊断 信 息查看。 b) 参数设 置： 叶片 电加 热防除 冰 控制 系统 处于 手动 控制 模 式或 系统 维护 模式 时， 通 过人 机界 面或 维护上 位机 可以 对每 个桨 叶的叶 片电 加热 防 除冰 控制 参 数进 行校 准或 更改， 同时 对 设定 的参数 有安全 范围 限定 。 4 NB/T 102112019 4.2.7 通信功 能 4.2.7.1 接口 一般 要求

19、 a) 叶片电 加热防除 冰 控 制系 统的通 信接口 ，主要 用于 实现与 主控系 统的通 信。 接口可 采用 CAN 、 工业以 太网 、RS485 串行 通讯等 现场 总线 方式 b) 通信信 号线 应采 用屏 蔽双 绞铜缆 ， 插 接头 应带 屏蔽 外壳， 通信 线两 端屏 蔽层 应连接 到外 壳并 正 确接地 c) 在总线 的末 端应 符合 总线 终端阻 抗匹 配的 要求 ，防 止信号 失真 d) 通信系 统可 以通 过变 桨系 统转发 或直 接经 由滑 环与 风机主 控相 连 4.2.7.2 控制系 统交 互信 息要 求 a) 防除冰 控 制系 统应 能 接受 主控系 统到 防 除

20、冰 控制 系统 的以 下信 息： 1) 叶片加 热装 置启 停状 态。 2) 叶片加 热温 度设 定值 。 3) 防除冰 控制 系统 工 作模 态。 4) 外部测 冰装 置测 量值 b) 主控制 系统 应能 接收 防 除冰 控制 系统 的以 下信 息： 1) 叶片加 热装 置当 前温 度反 馈。 2) 叶片加 热装 置当 前启 停状 态。 3) 保护装 置状 态值 。 4) 柜体温 度及 环境 温度 。 5) 系统状 态信 息。 6) 测冰装 置测 量值 。 7) 当前输 出功 率。 4.2.7.3 通信规 约 产品的 通信 规约 应支 持以 下一种 或多 种，ModbusTCP 、CANop

21、en 、OPC 、ProfiBus等。 4.3 性能要 求 4.3.1 机械性 能 4.3.1.1 振动性 能（ 正弦 ） a) 振动： 系统 应能 承受 GB/T 11287-2000 中 3.2.1 规定 的 严酷 等级为 II 级 的振动 响 应试 验。 b) 振动耐 久： 系统 应能 承受 GB/T 11287-2000 中3.2.1 规定的 严酷 等级 为II 级 的振 动 耐久 试验。 4.3.1.2 冲击性 能 a) 冲击： 系统 应能 承受 GB/T 14537-1993 中 4.2.1 规 定的严 酷等 级为 I 级 的冲击 响 应试 验。 b) 冲击耐 久： 系统 应能 承

22、受 GB/T 14537-1993 中4.2.2 规定的 严酷 等级 为 I 级的冲 击 耐久 试验 。 c) 碰撞： 系统 应能 承受 GB/T 14537-1993 中 4.3 规定 的严酷 等级 为 I 级的 碰撞试 验 。 4.3.1.3 旋转性 能 系统应 能承 受GB/T 2423.15-2008 第4 章规 定的 严酷 等级为50m/s 2 稳态加速 度 试验。 5 NB/T 102112019 4.3.2 防雷性 能 系统应 提供GB/T 33629-2017 中8.5 规定 的雷 电电 磁脉 冲 防护 系统 （LPMS），相 关SPD 选项 应符 合下 表要求 。 表 1 S

23、PD 等级 序号 类型 SPD 等级 1 叶片加 热器 电 源 I 级 2 叶片电信 号 I 级 3 交流电源 II 级 4 直流电 源 II 级 5 通讯信 号 II 级 4.3.3 其他性 能指 标 叶片电 加热防除 冰 控 制系 统的其 他性能 指标参 考并 满足NB/T 31018 性能参 数 要求， 实际使 用中 超 过该标 准的 与客 户协 商确 定。 5 试验方 法 5.1 试验仪 器 除另有 规定 外， 试验 中所 使用的 仪器 仪表 精度 应满 足下列 要求 ： a) 一般使 用的 仪表 精度 应根 据被测 量的 误差 等级 按 表2 进 行选 择。 b) 测量温 度用 仪表

24、 误差 不超 过l 。 c) 测量时 间用 仪表 ：当 测量 时间大 于 1s 时， 相对 误差 不大于 0.5% ， 测量 时间 小于 1s 时， 相对 误 差 不大于 0.l%。 d) 其他测 试仪 器、 仪表 的精 度应符 合有 关标 准的 要求 ，并在 计量 认证 的有 效期 内。 表2 测试 仪 表精 度 的选择 误差 0.5% 0.5% 1.5% 1.5% 5% 7.5% 仪表精 度 0.1 级 0.2 级 0.5 级 1.0 级 数字仪 表精 度 6 位半 5 位半 4 位半 4 位半 5.2 检查和 试验 5.2.1 功能检 查 试验方 法按 照4.3.1 要求 进行。 5.2

25、.2 故障诊 断试 验 在系统 上电 状态 下， 手动 模拟器 件执 行下 列动 作， 观察系 统断 电过 程和 故障 报警状 态。 5.2.2.1 防雷保 护动 作 模拟防 雷保 护动 作， 检查 系统是 否能 够报 警及 通信 上传。 6 NB/T 102112019 5.2.2.2 熔 断器 或保 护开 关动作 模拟熔 断器 或保 护开 关动 作，检 查系 统是 否能 够报 警及通 信上 传。 5.2.2.3 柜体温 度异 常 模拟柜 体内 温度 降为 正常 设定的 加热 温度 以下 ，检 查系统 是否 能够 报警 及通 信上传 。 5.2.2.4 通信超 时或 中断 模拟关 断上 位机

26、 通讯 程序 ，检查 系统 是否 按要 求完 成过程 和故 障报 警状 态。 5.2.2.5 控制器 故障 模拟控 制器 故障 输出 ，观 察系统 断电 过程 和故 障报 警状态 。 5.2.2.6 传感器 故障 传 感 器故 障以 模拟 叶片 温度 传 感器 失效 为例， 其他参 照 执行。 即在 系统 正常投 入 状态， 切断 叶片 温 度传感 器， 观察 系统 断电 过程和 故障 报警 状态 。 5.2.2.7 加热器 故障 加 热 器故 障以 模拟 外部 加热 器 回路 开路， 其他 参照执 行。 即在 系统 正常 投入状 态， 切断 加热 器输 出 回路， 观察 系统 断电 过程 和

27、故障 报警 状态 。 5.2.2.8 通信故 障 在系统 上电 状态 下， 将通 信线路 断开 ，观 察系 统断 电过程 和故 障报 警状 态。 5.2.3 上电安 全试 验 先断开 系统 电源 ， 分 别调 整上电 温湿 度检 测开 关的 设定值 使其 优于 当前 环境 ， 然后 闭合 系统 主电 源 开 关， 此时 系统 应不 得电； 状 态 稳定 1 分钟 以后 ， 再分 别调整 温湿 度检 测开 关设 定值使 之劣 于当 前环 境， 此时系 统应 上电 工作 。 5.2.4 通信功 能 系统的 通信 规约 测试 按相 关产品 标准 规定 的试 验方 法进行 试验 。 5.2.5 机械性

28、 能 5.2.5.1 振动 试验 振动响 应试 验和 振动 耐久 试验方 法按 GB/T 11287-2000 的规 定进 行。 5.2.5.2 冲击与 碰撞 试验 冲击响 应试 验和 冲击 耐久 试验方 法按 GB/T 14537-1993 的规 定进 行。 碰撞 试验 方 法按 GB/T 14537-1993 规定 的方 法进行 。 5.2.5.3 旋转试 验 旋 转 试验 方法按 GB/T2423.15-2008 规 定的 严酷 等级为 50m/s 2 稳态加 速度 的规 定进行 。 7 NB/T 102112019 5.2.6 防雷试 验 防雷试 验针 对系 统各 个外 部电气 连接

29、点， 参考4.3.2 表1 规定 的SPD 等 级， 依据 GB/T 18802.1-2011 第7.5 章节 对应 的电 压电 流等级 进行 。 6 检验规 则 6.1 产品检 验分 为两 种类 型 产品检 验分 为出 厂检 验和 型式检 验。 6.2 出厂检 验 a) 每台产 品均 应进 行出 厂检 验。 b) 出厂检 验项 目为 企业 产品 标准规 定及 本标 准 表 3 出厂 检验 栏 勾选 的相 关规 定。 c) 出厂检 验的 合格 判定 为全 部检验 项目 合格 。 6.3 型式检 验 6.3.1 型式检 验条 件 下列情 况之 一时 ，产 品应 进行型 式检 验： a) 新产品

30、定型 前。 b) 正常生 产后 ，如 结构 、材 料、元 器件 、工 艺等 有较 大改变 ，可 能影 响产 品性 能时。 c) 正常生 产后 的定 期检 验， 其周期 为 5 年。 d) 产品停 产超 过上 述规 定周 期后再 恢复 生产 时。 e) 国家质 量监 督检 验机 构要 求时。 6.3.2 型式检 验项 目 除6.3.1 e 规 定项 目外 ，型式 检 验项 目详 见表3 。 表3检验 项 目 试验名 称 技术要 求条 款 试验方 法 型式检验 出厂检验 基本功能 错误！未找到引用 源 错误！未找到引用 源 故障诊 断 错误！未找到引用 源 错误！未找到引用 源 上电安 全 错误！

31、未找到引用 源 错误！未找到引用 源 通信功 能 错误！未找到引用 源 错误！未找到引用 源 机械性 能 错误！未找到引用 源 错误！未找到引用 源 防雷性能 错误！未找到引用 源 错误！未找到引用 源 a.仅进 行 绝 缘电 阻测 量和介 质强度 检验 。 6.3.3 检验项 目 6.3.4 抽样方 案及 合格 判定 6.3.4.1 产品 的抽 样 8 NB/T 102112019 抽样数 量为1 套， 检验 时不 分 组。 6.3.4.2 合格判 定 样品应 符合第4章规 定的全 部项目 的要求 。检 验中允 许对可 调整的 部分 进行调 整，不 允许更 换元 器 件。 进 行一 次调 整

32、后， 样品 符合各 项指 标要 求时 ， 判 定 为合格 ； 若 进行 一次 调整 后 性能仍 不合 格的 样品 ， 判定为 不合 格。 7 标志、 标签 、使 用说 明书 7.1 标志和 标签 7.1.1 标志和 标识 应符 合 GB/T 191 的规 定。 7.1.2 产品标 志 a) 制造厂 名称 和商 标。 b) 产品型 号和 名称 。 c) 规格号 （需 要时 ）。 d) 额定值 。 e) 产品制 造年 、月 。 f) 产品的 编号 。 7.1.3 包装标 志 产品的 外包 装上 有收 发标 志、包 装储 运标 志和 安全 警告标 志。 7.2 使用说 明书 7.2.1 产品使 用说

33、 明书 的基 本要 求应符 合 GB/T9969 的 规定。 7.2.2 使用说 明书 一般 应提 供以 下信息 ： a) 产品型 号及 名称 。 b) 产品执 行的 标准 代号 及名 称。 c) 主要用 途及 适用 范围 。 d) 使用条 件。 e) 产品主 要特 点。 f) 产品原 理、 结构 及工 作特 性。 g) 产品额 定值 。 h) 主要性 能及 技术 参数 。 i) 安装、 接线 、调 试方 法。 j) 运行前 的准 备及 操作 方法 。 k) 软件的 安装 、操 作及 维护 。 l) 故障分 析及 排除 方法 。 m) 有关安 全事 项的 说明 。 n) 产品接 口、 附件 及

34、配 套情 况。 o) 维护与 保养 。 9 NB/T 102112019 p) 运输及 储存 。 q) 开箱及 检查 。 r) 质量保 证及 服务 。 s) 附图： 包括 外 形图 、安 装图 、原理 接线 图等。 t) 其他必 要的 说明 。 8 包装、 运输 、储 存 8.1 包装 a) 产品在 包装 前， 应将 其可 动部分 固定 。 b) 每台产 品应 用防 水材 料包 好，再 装有 具有 一定 防振 能力的 包装 盒内 。 c) 产品随 机文 件、 附件 及易 损件应 按企 业产 品标 准和 说明书 的规 定一 并包 装和 供应。 d) 其他有 企业 标准 规定 。 8.2 运输 包

35、 装好 的产 品在 运输 过程 中的温 度为-40 +70 ， 相对湿 度 不大 于 95% ， 不 应有 剧 烈 震动 、 冲击 、 曝晒、 雨淋 。 8.3 储存 包装好 的产 品应 储存 在-30+55 、 相 对湿 度不 大于 80% 、 周 围空 气中 不含有 腐 蚀性、 火灾 及 爆炸性 物质 的室 内。 10 NB/T 102112019 A A 附 录 A （规范 性附 录） 基于手 册方 法电 热防除 冰功率计 算 A.1 计算方 法 A.1.1 手册方 法 翼型上 积冰 的详 细模 拟已 经在工 业中 使用 。 对 于各 种大气 和风 况， 有多 种的 数值方 法来 计算

36、冰的 形 状，但 计算方 法及 结论参 考过于 复杂且 不统 一。本 标准参 考SAE 出版的 冰 、 雨、雾 和霜冻 防护 文献 （AIR 1168/4）进 行风 力发 电 机组 电热 防除 冰的快 速的手 册方 法。 A.1.2 融冰和 防冰 概念 。 根据AIR 1168/4 术 语定 义： 除冰 是通 过破 坏冰 和受 保 护表面 之间 的结 合， 以机 械或热 方式 周期 性地 融化 小冰块 。 防冰是 防止 冰在受 保护表 面上积 聚，或 者通 过蒸发 撞击的 水，或 者通 过允许 水回流 并在非 关键 区 域结冰 。 A.1.3 结冰基 本原 理 低于0C的 液态 水称 为过 冷

37、水。 过冷 水之 所以 存在 ， 因为水 在冷 却过 程中 完全 不受干 扰 没有 任 何东西 使它 变成 冰。 然而 ， 当叶 片撞 击液 滴时 ， 液 滴接收 到所 需的 相变 输入 ， 从而 变成 冰。 从水 到 冰 的 相 变 需要 一些 潜热 的提 取， 但是 当液 滴是 过冷 水时， 已经 发生 了热 量提 取。 冰水混 合物 比稍 冷的 水稍 早 一秒钟 。因 此， 由于 与叶 片的相 互作 用， 过冷 水立 即变成 冰。 A.1.4 简化假 设 作为手 册方 法不 可避 免地 需要做 出简 化的 假设 ： a) 仅考虑 静态 气流 的二 维效 应。 b) 翼型的 前缘 只有 一

38、个 点被 评估。 雷诺 数、 静压、 温度 、 积水 量等 在翼 面各 点的 大小和 方向 都 不 同。简 化手 册法 使用 平均 值。 c) 除冰的 功率 要求 取决 于大 气条件 （例 如环 境温 度、 液体水 含量 、 液 滴直 径） 及机组 状态 （例 如 空气流 速 v 和 翼型 厚度 t ）。简 化手 册 法只 考虑 一个 关 键的 设计 点， 即最 严冰 期 的额 定风 况。 A.2 计算步 骤 A.2.1 捕水计 算 为了计 算机 翼的 总捕 水量 ， 我们 将叶 片分 解成 具有 不同横 展y 和 厚度t的分 段。 每 个分 段以 不同 速度 v 通过 具有 一定 质量 过冷

39、 水的 空 气。 每体 积空 气的 过冷水 质 量称 为液 态水 含量 （LWC），用 密 度 参 数 LWC LWC表示 。我 们将t*y 作为 垂直于 其叶 片扫 掠路 径的 虚筛。 过冷 水通 过筛 网的 质量流 量为 m = vt y LWC 公式 1 11 NB/T 102112019 然 而， 水对 叶片 前缘 的撞击 不 同于 通过 筛子 的流 动， 较小 的液 滴会 被空 气围绕 叶 片通 过， 只 有较 大 的液滴 撞击 表面 ， 这 种现 象是通 过水 捕获 效率Em来 表示，AIR 1168/4给出 了计算Em的详 细方 法， 经简 化 后是一 个关 于空 气流 速v 和

40、叶 片 厚度t 的函 数。Em 的简 化公式 以相 对厚 度为6%16%的=4 攻角 翼型， 液 滴直径dmed=20 m ， 海拔高 度h=10000英尺 计算 ， 海拔 高 度提 升到H 20000英尺 其 误差 小于10%。本 方 法 不考虑 条件 误差,统一 表示为 无 量纲 数： E m = 0.00324*(v/t) 0.613 公式 2 v 空 气流 速 ， 单位 ：米/秒 t 叶片 厚度 ， 单位 ：米 因此，考 虑电加 热防除 冰系统仅考 虑敷设 加热 带/ 热 风腔的分 段( 其 他分段 的覆 冰采取联 动剥离), 则单套 叶片 捕水 量为 m = LWC (E m vt

41、y) = 3.24 10 3 LWC v 1.613 （t 0.387 y ）m = 公式 3 y 单加 热带 长度 或加热 风 腔长 度， 单位 ：米 在风力 发电 系统 中按 单一 加热段 考虑 ，捕 水空 气流 速参 考 v= optimavnominal/2=6*12/2=36m/s ， 带入 上式则 可以 简化 为 m 1.05 LWC y t 3 公式 4 A.2.2 功率需 求计 算 在最简 单的 形式 中， 防冰 系统所 需的 能量 由 必须 供应 以 平衡 来自 加热 表面 的热 损 失的 速率 确定 。 详细地 说， 有显 热 qsens 、 对流冷却 qconv 、 蒸发

42、 冷却qevap 、 冲撞 加热 qkin 和气 动加 热 qareo 。 q A/I = q PS = q sens +q conv +q evap +q kin +q areo 公式 5 其中： q sens = m T(1-n)c liq +nc ice )+nL f 公式 6 m 捕 水量 n 固态 降水 比例 c 比 热容 ，冰 cliq=2.1kJ/kgK ，水cice=4.2kJ/kgK Lf 冰 熔化 热，334kJ/kg T 相变 加 热温 差， 叶片加 热 平衡 温度 Tskin 取 4 ， 高寒气 候环 境温 度 T 取-20 ，则 T=24 K q conv = h 0

43、 T 公式 7 h0 空气 对流 导热 系数(W/ m 2 K) T 冰 面与 环境 温差 Tskin-T = 0.7h 0 L e (R h E e surf ) p c p _air 公式 8 12 NB/T 102112019 对于3 叶片 的水 平轴 风力 发电系 统简 单模 型中 ， 防除 冰 系统 表面 已经 存在 覆冰 的 情况 下， 考虑超 冷水全 部在 叶片 表面 凝结 为与环 境温 度相 同的 明冰 （不 存在液 态水 ） ； 仅考 虑极端 冰冻 条件 下， 冰 面 温度低 于环 境温 度， 不存 在对流 冷 却qevap ， 同时 蒸发 冷却 qevap 也可 以忽 略不

44、计 ；水 滴冲 撞加 热冲 撞加 热qkin 和叶 片气 动加 热气 动加 热 qareo 在低 速叶 片中 所 占比例 较小 ，保 证除 冰可 靠性， 不予 考虑 。则 上 式则简 化为 q PS = q sens = 1211 m ice （ Tc ice + L f ）qPS 公式 9 带入qsens = m T(1-n)cliq+ncice)+nLf 公式 6 参数 后， 进一 步简化 为 q PS 1211 LWC y t 3 公式 10 LWC 公式 液 态水 密度 y单 加热 带长 度或 加热 风腔长 度， 单位 ：米 t 叶片 厚度 ， 单位 ：米 单位kJ 例：叶 片平 均厚 度 0.5m 及加 热 效率 75% ，加 热段 每叶 片 15 米， 每只 叶片 加热功 率 约为 18kW _ 13