标准规范下载简介

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

4.1.3.1交流电源

4. 1. 3. 2 直流电源

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 不应有引起火灾或爆炸的介质GB 50348-2018 安全防范工程技术标准(完整正版、清晰无水印)，不应有 较严重的霉菌。 b)使用场所应避免雨、雪、沙的进入。

c）使用场所的接地电阻应小于等于42 d)特殊使用场所的要求参见GB/T19608的规定。

4. 1.5 其他使用条件

当超出4.1.1～4.1.4规定的环境条件时，应由制造商与用户签订专门的协

4. 2. 1 基本功能

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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叶片表面覆冰概率

4. 2. 1.1 加热功率

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/T31017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

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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。 断及保护可包括以下方面： 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 柜内加热器/散热器故障 自启动超时/温湿度控制失效 4） 柜体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： 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： 加热回路故障（开路/短路） 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，应有预加热 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。 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，确保在出现4.2.5.1各类问 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浆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。

4.2.7.1接口一般要求

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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浆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、CANopen、OPC、ProfiBus等。

4. 3.1 机械性能

4.3.1.1振动性能（正弦）

4. 3. 1. 2 冲击性解

4. 3. 1. 3 旋转性能

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4.3.3其他性能指标

计片电加热防除冰控制系统的其他性能指标参考并满足NB/T31018性能参数要求，实际使用中 标准的与客户协商确定。

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）测量温度用仪表误差不超过土1℃。 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0.1%。 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

试验方法按照4.3.1要求进行。

5.2.2故障诊断试验

5. 2.2. 1 防雷保护动作

5.2.2.2熔断器或保护开关动作

5. 2. 2. 3 柜体温度异常

5.2.2.4通信超时或中断

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成保护开关动作，检查系统是否能够报警及通信

模拟关断上位机通讯程序，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

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

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 路，观察系统断电过程和故障报警状态，

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。

统的通信规约测试按相关产品标准规定的试验方

5. 2.5. 1 振动试验

5. 2. 5. 2 冲击与碰撞试验

5. 2. 5. 3 旋转试验

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5. 2. 6 防雷试验

3.1产品检验分为两种

产品检验分为出厂检验和型式检验。

品检验分为出厂检验和型式检验。

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

6.3.1型式检验条件

下列情况之一时，产品应进行型式检验： 新产品定型前。 D） 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 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6.3.1e规定项目外，型式检验项目详见表3。

6.3.4抽样方案及合格判定

6.3.4.1产品的抽样

抽样数量为1套，检验时不分组。

6.3.4.2合格判定

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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，不充许更换元器 件。进行一次调整后，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

示志和标识应符合GB/T

制造厂名称和商标。 产品型号和名称。 规格号（需要时）。 额定值。 产品制造年、月。 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。

7.2.1产品使用说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。/ C 主要用途及适用范围。 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。 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。 1）故障分析及排除方法。 m）有关安全事项的说明。 n）产品接口、附件及配套情况。 o）维护与保养

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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。

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。

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附录A （规范性附录） 基于手册方法电热防除冰功率计算

翼型上积冰的详细模拟已经在工业申使用。对于各种大气和风况，有多种的数值方法来计算冰 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 AIR1168/4）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AIR1168/4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0°C的液态水称为过冷水。过冷水之所以存在，因为水在冷却过程中完全不受干扰一一没有任 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

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。 翼型的前缘只有一个点被评估。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。V 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√和翼型厚度t） 简化 关键的设计点，即最严冰期的额定风况。

为了计算机翼的总捕水量，我们将叶 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PLWC P WC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 = vtAyewwc. Q

m = vtAyewwc. Q

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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 商撞击表面，这种现象是通过水捕获效率Em来表示，AIR1168/4给出了计算Em的详细方法，经简 个关于空气流速v和叶片厚度t的函数。Em的简化公式以相对厚度为6%~16%的α=4°攻角翼型， 经dmed=20μmGB 50229-2019 火力发电厂与变电站设计防火标准(完整正版、清晰无水印)，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 虑条件误差，统一表示为无量纲数：

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 则单套叶片捕水量为

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=入optirmVncminal/2=6*12/2=36m/s，带入 则可以简化为

m ~ 1.05 × pwc AyVt

A. 2. 2 功率需求计算

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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GB 50425-2019 纺织工业环境保护设施设计标准，不存在对流冷却qeva，同时蒸发冷却qep也可以忽略不计；水滴冲撞加热冲撞加 热qkin和叶片气动加热气动加热qare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