风电叶片除冰技术专利分析
-15-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2019·中国科技信息2019年第13期专利分析◎基于CNABS和DWPI数据库，通过检索，统计分析了国内外风电叶片除冰技术的专利申请相关文献，梳理了风机叶片表面除冰/防冰技术发展现状，以期为国内风电叶片除冰技术的发展提供建议。引言传统能源过度消费，能源安全和生态环境问题因此愈发严峻，全球正在积极探索清洁可再生能源的发展之路，风力发电产业蓄势待发。我国的风力发电行业起步较晚，但发展迅速。尽管我国专利数量增加迅猛，但专利质量依然急需提高，而缩短差距的方法之一，便是取其精华、去其糟粕，在全方位了解国内同行技术脉络的基础上，引进国外的先进技术，从而解决风电机组的国产化。风力发电机机组一般安装于高山或边疆地区，由于这些地区常年平均温度偏低，室外温度低于零度的情况较为普遍，使得风力发电机的叶片表面极易结冰，而叶片表面结冰会直接导致其设计性能或发电机组的输出功率无法满足预设要求，并且也对风电场、运行机组和人员安全带来不良影响。因此，叶片的防冰与除冰显得尤为重要。同时叶片覆冰也会导致其空气动力学受到破坏，使叶片的受风能力大大降低，尤其在覆冰严重的区域会造成约20%~50%的发电量损失。因此，对风电叶片的除冰技术进行相关研究分析与数据统计则显得尤为必要。叶片除冰技术对于风机叶片的“防冰/除冰”，就冰层的结冰原理而言，防冰是通过对机体表面材料或结构进行设计以使过冷的水层在机体表面不易结冰，是一种具有“主动性”的预防措施；而除冰则是一种“被动地”处理已结冰层的方式。目前常见的叶片防冰/除冰技术包括：热力除冰、机械除冰、液体除冰、涂层防冰/除冰。图1所示为叶片除冰各技术分支的占比情况。首先，热力除冰因其成本较低、除冰效果好而成为目前应用最多的一种除冰方式，其主要包括有热电阻、热空气、微波和辐射加热等方式。热电阻法是通过安装在叶片结构表层的加热元件对叶片表面加热，从而防止叶片积冰。热空气加热法一般是在叶片空腔内通入热空气加热整个叶片，通过行业曲线linkindustryDOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2019.13.001传递热量至叶片表面从而阻止叶片积冰。而通过微波或辐射的方式除冰，与热电阻或热空气一样，主要也是通过产生一定热量防止冰层的形成或者使已结冰层融化，但目前主要采用的还是通过热电阻的方式除冰或防冰。图2所示为热力除冰中各二级技术分支的占比情况。其次，机械除冰就是用力学方法把已结冰层破碎，再使碎冰在叶片表面被气流冲击而滑落，或者利用叶片旋转时的离心力或叶片微震的形式把冰除去，这即被动除冰。就目前而言，采用直接击碎冰层的机械除冰方法为使用范围最广、成本较低的一种被动除冰方式；然后为振动除冰，振动除冰主要是借助于外动力控制风机叶片在一定频率范围内震颤，通过使叶片与结冰层发生共振，在重力的作用下结冰层自然脱落。再次，液体除冰主要是利用将防冰液喷洒至叶片表面，以使被喷洒防冰液的叶片表面的结冰点降低，但液体除冰的成本高、资源浪费，因而其应用范围非常小。而涂层防冰/除冰就是利用在叶片表面涂覆一定的化学涂层，通过物化反应而改变叶片表面与冰层的附着力，从而起到预防结冰的作用。该方法为一种较理想的防冰方法，因为它是一种主动式的防冰措施，但其成本较高，维护不便，因而其应用也较少。数据检索在德温特世界专利数据库（DWPI）和中文专利文摘数据库（CNABS）中选用的中文检索关键词为：除冰，防冰，去冰，结冰，覆冰，冰冻，抗冰，抗冻；上述中文检图1 叶片除冰技术分支占比图陈友庆 杜美塘（等同第一作者）国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心陈友庆，男，硕士研究生，主要研究方向为风力发电领域发明专利申请实质审查；杜美塘，女，硕士研究生，主要研究方向为风力发电领域发明专利申请实质审查。风电叶片除冰技术专利分析
图2 热力除冰技术分支占比图可替代度影响力真实度中国科技信息2019年第13期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2019
-16-◎专利分析
索关键词对应的英文为：deice+，de?ice+，anti?ice+， deicing，ice，frost+，freez+，frozen，glaciat+。IPC检索分类号为F03D+。通过对上述中英文检索要素进行检索，获得的专利申请文献经过筛选后建立专利申请数据库，并将上述文献作为本文的研究对象。数据处理与分析全球专利申请量趋势分析由图3可以看出，风机叶片除冰技术发展国外起步较早，最早于1990年即出现叶片除冰的相关专利申请，而国内该领域的发展相对较晚，最早于1997年才出现相关专利申请；在全球范围内，相关专利申请量在2003年前均未有所增长，均保持个位数的极低申请量，自2003年到2010年，不管是国内申请还是国外申请，均呈现快速增长趋势，此时该领域的发明专利申请处于高速增长期；在2010年至2015年期间，每年相关专利申请量基本保持不变，国内外的申请量也基本一致，此时该领域的发明专利申请处于稳定发展期；由图3可知，在2015年国外专利申请量达到井喷，共计29篇，而此时国内相关发明专利申请量仅为9篇，考虑到专利申请的随机因素，从整体趋势来看，自2010年到2015年，国内外的相关专利申请量基本保持不变；而自2015年之后，由于对该技术领域的研究已相对成熟，国外专利申请量出现逐年下滑，并且低于国内的相关专利申请量，而受到该领域在国外研究已相对成熟的大环境影响，此时国内的申请量基本保持低位持平，这说明我国在该领域不管是在研究水平方面，还是重视程度方面均逐步赶超其他国家，而在我国起步晚、发展水平低的历史背景之下，经过不断地发展与赶超，在该领域的发明专利申请量方面，目前已基本超出其余各国的专利申请总量。技术来源国分析从图4可知，位居前五位的分别是中国、德国、美国、日本、韩国和加拿大，从具体的份额比例来看，这五个国家和地区组织已经占据了发明专利申请量的94%，以上数据表明上述五个国家和地区组织是该类技术的最主要的原发和创新市场，这些国家的相关企业主导了风机叶片除冰技术的动向和发展。事实上，我国在风机叶片除冰领域的发展起步较晚，但发展较快，不管是公司申请、高校申请还是个人申请等，均发展迅速，因此在申请总量上远远超出其他国家，而除此以外，德国、美国、日本、韩国在申请量上面也占据较大比重，均达到或超过申请总量的10%，且上述各国间的差距不大，这些国家均是传统的风电技术强国，在质与量等综合实力上面均在全球名列前茅。 申请人类别分析参见图5，目前申请人类别主要包括四类：公司、高校、研究所/院和个人申请。由于不同类别申请人在该领域的价值驱动不尽相同，因此，统计并分析发明专利的申请人类别的重要意义在于为该领域专利申请的价值驱动与导向来源提供了重要参考，如图5所示为国内发明专利申请人类别分布，其中不包括国外申请人在中国的专利申请。由图5可以看出，在国内发明专利申请人类别中，公司申请居大多数，其次是高校申请和个人申请，而申请人为研究院的专利申请极少，其数量仅占总数的2%。通过该统计可得知，由于风电叶片防冰除冰技术相对成熟、实践性较强、市场应用较广，因此对于参与市场经济竞争的各企业来说，该领域的专利申请尤其重要，并且该领域的市场竞争相对激烈，并且可推断，企业在该领域的研发投入也相比其他类别的申请人更多，其发展态势也更强劲。结语风机叶片除冰技术的专利布局，主要以中国、美国、德国和日本居多。从专利申请的总量来看，我国的申请总量远远超出其他各国，但由于我国的风电叶片除冰技术起点低、发展慢，前期对专利的价值认识不够，使得相关的基础研究以及专利成果均落后于其他主要国家，中前期的相关专利申请主要源自国外，因而相关核心专利仍被握于国外申请人手中，尤其对一些已授权并仍处于专利有效期内的核心基础专利需要着重关注，可采取合作研发、专利收购或规避等方式；从技术分支来看，研发核心还是热力除冰，尤其是电热和气热，其次是机械除冰；从技术原创国来看，美国和德国的研发实力最强，产品在进入美国或德国市场时，需要注意防范侵权风险；而从申请人类别来看，公司申请占了绝大多数，可见，该领域的市场需求较大，应用性较强，在研发中应当重视选题的实际可操作性。图5 申请人类别占比图图4 技术来源国申请量图3 专利申请量趋势图
风机叶片防冰、除冰方案探讨
；２ ２ｉ Ｑ：丝 Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 表１各种防冰、除冰方案优缺点对比 工业技术 方案 优点 缺点 机械除 人工手动除冰 适用于特殊结冰状况 除冰效率低下，操作危险系数高 冰方案 膨胀管除冰 操作简单，无能耗，成本较低 影响叶片的气动效率，噪声大，难以维护 涂料颜色为黑色，与现在要求的灰 吸热涂料 操作简单，不用引入其他复杂体系， 白色表面相违背；除冰效果受制于 （黑色涂料） 且可以适用于在役叶片，成本相对较低 光照条件；夏季太阳辐射严重时， 防结冰 温度过高会影响叶片材料性能，一定 被动防结 涂装 的时间年限需要进行维护 冰方案 涂料性能测试结果不理想；涂料的 疏水涂料 操作简单，不用引入其他复杂的部件， 可以适用于在役叶片，并且成本低 防结冰能力需要考察，一定年限 薷要进行维护 化学除 应用于叶片表面，降低冰点， 腐蚀性强，会破坏叶片表面油漆系统， 冰药剂 除冰效率相对较高 需要经常维护，维护成本高 能耗高；需设计加入器件布线，引入 内部电加热 除冰效率不高，不用额外考虑雷电防护问题 温度测量及控制系统，使叶片系统 电加热 复杂化，风险较大；维护困难；成本高 外部电加热 除冰效率高，加热区域设计灵活 耗能较高；容易引雷，危害叶片的安全；成本高 主动除 内部通热气 需要安装热气产生系统，并且需要在叶片 冰方案 除冰效率比较高，能耗相对较低， 内部安装热气管道及空气置换通道，使叶片 维护较容易，不用引入复杂的系统 系统复杂化；成本较高 除冰效率最高，维护较容易， 组合除冰方案 成本较高 不用额外考虑雷电防护问题 ３．３组合除冰方案 将两种或两种以上除冰方案组合，以 此来实现各方案的优缺点互补。Ｅｎｅｒｃｏｎ Ｅ—ｌ２６ ７．５ＭＷ风机叶片叶根、叶中段粘贴 电加热膜，叶尖采用热风加热（原理如图 ５）。 ４各种方案优缺点分析 综合对比以上各种防冰、除冰方案，其 优缺点对比见表１。 ５结语 （１）风电行业的发展前景广阔，但风机叶 片结冰缺乏有效韵解决方案，一定程度上 阻碍了风电的发展。研究叶片除冰、防冰方 案，有利于推动风电行业健康有序的发展 （２）采用抗结冰油．漆（疏水涂料）方式 是经济性最好的可行方案。研究抗结冰性 能更好的涂料 是解决风机叶片的首选方 案。 （３）对于主动式除冰方案，尤其是 Ｅｎｅｒｃｏｎ的组合方案，其高效率、低风险， 也是叶片除冰方案的发展方ｌ向之一。 （４）随着新技术的产生与发展，会有更 多新科技用于叶片防冰、除冰，如微波除 冰、导电油漆、金属镀膜等方案。 参考文献 ［１］Ｈｏｍｏｌａ Ｍ．Ｃ．Ｉｍｐａｃｔｓ ａｎｄ Ｃａｕｓｅｓ Ｏｆ ＩＣｉｎｇ Ｏｎ Ｗｉｎｄ Ｔｕ ｒｂｉｎｅｓ． Ｎａｒｖｉｋ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ．２００５． 【２］Ｉ ａｎ Ｂ ａ ｒｉｎｇ—Ｇ ＯＵｌｄ．ａ１．Ｗｉｎｄ ｅｎｅ ｒｇ ｙ Ｐ ｒ ｏｊ ｅ ｃｔ Ｓ ｉ ｎ ｃ ｏｌｄ ｅｌｆｍａｒｅｓ．２０１２． 一 ［３】Ｓｅｉｆｅｒｔ Ｈ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｒｏｔｏｒ ｂｌａｄｅｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｉｎ ｃｏｌｄ ｃｌｉｍａｔｅ．Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ Ｗｉｎｄｅｎｅｒｇｉｅ－ Ｉｆｉｓｔｉｔｕｔ ＧｍｂＨ．２００３． 【４］ＪＯｈｎ Ｍａｉｓ８ａｎ，ＪＰ Ｐｉｎａ ｒｄ．Ｗｉｎｄ ＥｎｅｒｇＹ ＲｅＳｅａ ｒｃｈ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ＯＰｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈａｒｓｈ Ａｒｃｔｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．２０１ １． 【５１ Ａ． Ａ ｌｂ ｅ ｒ ｓ．ＳＵ ｍ ｍ ａ ｒ Ｙ Ｏｆ ａ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ Ｃ ａ １ Ｖ ａ １ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＥＮＥＲＣ０Ｎ’ｓ Ｒｏｔｏｒ Ｂｌａｄｅ Ｄｅ— Ｉｃｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ．２０１１． ［６】Ｃｈ ｒｉＳｔＯｆｆｅ ｒ ＪＯｎ ｓ ｓｏｎ．ＦＵ ｒｔｈｅ ｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＥＮＥＲＣＯＮ’Ｓ ｄｅ— ｉｃｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．２０１２． ［７］Ｖｅｓｔａｓ Ｄｅ—ｉｃｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｈｔｔｐ：／／ Ｗｉｎｔｅｒｗｉｎｄ．Ｓｅ／２０ｌ２／ｄｏｗｎｌｏａｄ— ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉＯｎｓ． ［８】Ｈａｎｓ Ｇｅｄｄａ．Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔ ｏｆ ｄｅ－ｉｃｉｎｋ ａｎｄ ａｎｔｉ ｉｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎＯｌＯｇｉｅｓ．２０１２．
风力发电机组叶片覆冰影响因素与防冻除冰技术思考
风力发电机组叶片覆冰影响因素与防冻除冰技术思考
摘要：现阶段，风力发电机组中的叶片出现覆冰情况后，设备的风能利用率会受到影响，进而对发电效率造成影响，发电机设备也会因此受到损伤，每年会因此造成较多的发电量损失，此外，还会给风电场的后续运行留下较多安全隐患。本文以上述内容为基础，针对叶片覆冰问题的成因及防冻除冰技术展开研究，说明不同的防冻除冰技术优势，希望本次研究可以为同领域工作者提供合理参考作用。
关键词：风力发电机；防冻除冰系统；覆冰检测；叶片覆冰
前言：在比较极端的气候条件下，部分发电机设备的叶片可能会出现结冰现行，这种情况很有可能会在后续阶段带来毁灭性影响。基于此，为进一步克服这些不良影响，需要对叶片覆冰问题进行综合分析，明确各种覆冰处理技术、防冻除冰技术的应用注意事项，在保证除冰作业效率的同时，降低对叶片装置造成的不良影响。
一、风力发电机叶片覆冰机理说明
（一）云中覆冰
叶片处于工作状态时发生结冰现象，这种覆冰形式类似于飞机覆冰现象，是一种撞击结冰，主要是由过冷水滴撞击叶片外表面以后，冻结形成的冰体，按照过冷却水直径差异，主要分为雨凇与雾凇两种形态[1]。
雾凇冰：在液滴产生撞击作用后完全冻结，一般会产生一种不透明的白色堆积物，外表呈流线型，并且表面相对比较粗糙，此类积冰问题即为雾凇冰。雾凇冰大多是在低环境温度(-5℃)、低运行速度以及低云水浓度值同步状态下会形成一种状态较为疏松、自身比重小、冰体黏附力小且对风机危害水平相对较低的冰体结构。
雨凇冰：是直径相对较大的过冷水滴，在其与风电叶片外表面产生撞击作用后散开，进而形成冰凌。上述反应一般是在0～5℃之间发生，尤其是在空气中携带大量水滴以后，风电叶片表面会出现一层透明且比较光滑的冰层，同时，这种冰层本身的黏附力较强，并且比重相对较高，会对风机设备形成较大影响。
（二）降水覆冰
当叶片处于静止状态时，空气中携带的过冷却水滴或者其他湿润雪花，会附着其上，如果温度低于0℃，则叶片的外表面上会形成新的覆冰结构。如果空气携带的过冷却水滴进一步形成冻雨，并再次降落至温度0℃以下的叶片外表面，则会立即形成冻结效果，生成新的覆冰，这种情况即为冻雨覆冰现象，对于此类覆冰而言，冻结即为紧密，并且自身厚度较高，后续除冰作业难度以及产生的危害性均明显超出云中覆冰形式。
风力发电机组叶片防冻除冰技术研究进展
风力发电机组叶片防冻除冰技术研究进展
摘要：在我国较为寒冷的地区，风力发电机组叶片易出现覆冰情况，对机组的安全运行和现场相关人员的人身安全都会造成一定程度的威胁。本文对风力发电机组叶片表面出现覆冰情况的过程以及对其造成影响的因素，进行了分析讨论，并提出了叶片覆冰过程的不同阶段进行防冻除冰的技术方法。
关键词：叶片覆冰；除冰技术；风力发电机组
清洁无污染、分布广泛和取之不尽用之不竭都是风能的主要优点。现在风能已经被世界各个国家和地区作为一个有重大意义的新型能源进行充分的开发与利用。世界上大部分的风能资源主要集中在加拿大、西北欧沿海、美国西部沿海地区以及南北回归线附近等地区。因其分布，所以风电场大部分都建立在这些高纬度的寒冷地区，部分地区由于海拔高气温愈加低，风能资源更加丰富，但同时由于其温度低的特性，直接导致这些区域风电机组叶片在冬季极易出现覆冰现象。欧洲将近20%的地区，例如西班牙、英国等均发生过叶片覆冰现象。而在我国，由于幅员辽阔、地理位置的不同，所以风能的分布并不均匀，多数集中在东北、华北气候寒冷的开阔地区。这些区域是每年冷空气入侵的首要地区，所以风力发电机组叶片也会出现一定程度的覆冰现象。
1风力发电机组叶片覆冰的研究
1.1风力发电机组叶片覆冰的危害
风力发电机组的叶片出现覆冰情况之后，首先其翼型会随之发生不规则的改变，出现叶片表面高度不均匀、粗糙度增加等情况，这样会使叶片的阻力升高，降低其气动性，最终的结果会造成其专属性能下降，风能发电的利用率会有不同程度的降低；其次会造成叶片及其他零部件的负荷增加，覆冰的不均匀会导致质量不平衡，这样有可能会激发叶片震动并产生较大振幅，从而对叶片造成不同程度的损害，导致风力发电机组的稳定性受到影响。
1.2叶片覆冰的原因
风力发电机组一般都建立在风能资源丰富的地区，这些地区往往冬季气温较低且空气湿度大。由于这些地区环境的特性，外加随处可见的水雾，容易形成的低冰点并且浓度较大的溶液滴，这些溶液滴的冰点低于水的冰点，具有在一定的条件下保持液态且不会发生冻结的特性。但是其状态很不稳定，随时有出现改变的可能性。因此如果叶片处于一个湿度较高并且易于结冰的环境中，就会导致叶片表面出现程度不同的覆冰情况。
叶片除冰技术-解释说明
叶片除冰技术-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
概述：
叶片除冰技术是一种用于飞机或风力发电机叶片上的冰的去除技术。飞机飞行高空时，温度低于冰点，雨滴着陆飞机表面立即冻结成冰，导致飞机表面结冰的现象称为结冰。而风力发电机叶片在寒冷的气候条件下也会面临结冰风险。结冰会导致飞行性能下降、燃油消耗增加，甚至对飞行安全造成威胁。
随着科技的发展，叶片除冰技术得到了很大的发展和应用。本文将对叶片除冰技术的介绍、应用和发展趋势进行探讨，并总结其重要性，展望未来的发展。
1.2 文章结构
文章结构部分的内容为：
本文分为三个主要部分，包括引言、正文和结论。
引言部分将从概述叶片除冰技术的重要性入手，介绍本文内容的主要目的和结构安排。
正文部分将详细介绍叶片除冰技术的相关知识，包括技术介绍、应用领域以及目前的发展趋势。
结论部分将总结叶片除冰技术在航空、风电等领域的重要性，并展望未来叶片除冰技术的发展方向和前景。
1.3 目的:
本文的目的在于介绍叶片除冰技术的重要性和应用，探讨其在飞机、风力发电和其他工业领域中的作用和发展趋势。通过本文的阐述，旨在使读者对叶片除冰技术有更深入的了解，以及对未来该技术的发展方向和应用前景有所启示。同时，也希望为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。写文章1.3 目的部分的内容
2.正文
2.1 叶片除冰技术介绍
叶片除冰技术是指在风力发电机叶片表面积聚或结冰时，采取相应的技术手段去除冰而保证风力发电机正常运行的技术。冰在叶片表面积聚会导致风力发电机的效率降低甚至损坏设备。因此，叶片除冰技术的研究和应用对风力发电的可靠性和稳定性具有重要的意义。
目前，叶片除冰技术主要包括机械除冰、加热除冰、喷雾除冰和超声波除冰等方法。机械除冰主要通过安装刮雪装置或者叶片上悬挂绳索来清除冰雪。加热除冰则是通过在叶片表面安装发热器或者利用发电机内部产生的热量来融化冰雪。喷雾除冰则是利用喷洒特殊化学物质或者热水来溶解冰雪。而超声波除冰则是利用高频声波震动来破坏冰雪的结构。这些技术各有优劣，并且在实际应用中常常需要根据具体情况进行综合应用。
风机叶片防冰、除冰方案探讨 2
风机叶片防冰、除冰方案探讨
摘要：对于安装在湿度大、高寒地区的风机，其叶片、风速仪等部件容易结冰。叶片结冰会对风机运行造成极大的危害，该文重点介绍叶片防冰、除冰的措施方案，比较分析各方案的优缺点。
关键词：叶片 结冰 防冰 除冰
风能是一种取之不尽、用之不歇的可再生能源。近年来，风力发电得到世界各国的普遍关注和优先发展，然而丰富的风资源基本上分布高寒地区和湿度大的沿海地带，环境极其恶劣。风力发电机在低温条件下，若遇到潮湿空气、雨水、冰霜、雪，特别是遇到过冷却水滴时，其部件就会发生冰冻现象。
叶片结冰对风场、机组运行及人员安全都会带来一定的影响[1-3]，降低发电效率，增加运行载荷与噪音，甚至危及风机及现场维护人员的安全。因此，叶片防冰、除冰工作显得尤为重要
1 叶片防冰、除冰方案
国外风机厂商，如Enercon、Siemens、Vestas等针对叶片防冰、除冰做了很多研究工作。尽管他们的研究成果尚未成熟、未商业化，但其极具参考意义。
机械除冰可分为人工除冰、膨胀管技术除冰两种。人工除冰借助于操作平台，效率低下，且操作危险系数高，只在覆冰极严重的情况使用。膨胀管技术除冰，原理如图1。在最容易结冰的叶片前缘粘贴橡胶膨胀管，利用巨大的叶片离心载荷使其自动膨胀，膨胀后冰层自然脱落。
2 被动式除冰
2.1 吸热涂料
叶片外表面喷涂黑色涂料，使叶片呈现黑色。黑色比其他颜色吸热效果好，可以增加叶片表面温度，实现除冰目的。[4]
2.2 疏水涂料
防结冰油漆是目前应用范围最为广泛的叶片抗结冰材料，其工作原理是降低叶片表面能，提高疏水性。优点是成本低，无需特殊的雷电防护，后期维护简单,易于推广。
2.3 化学药剂
对于叶片结冰严重的现象，用化学药剂除冰也是可行的。除冰速度快，效率高；但会污染叶片表面，需要经常维护。
3 主动式除冰
3.1 电加热
除冰可分为内部电加热和外部电加热两种方式。内部电加热方案是在叶片内部贴上导电器件，如加热丝。在叶片结冰时，通电提高叶片内部温度，利用热平衡原理将内部热量传导到叶片外部。
叶片气热除冰技术经济适用性分析
叶片气热除冰技术经济适用性分析
随着航空发展的不断进步，叶片气热除冰技术逐渐被应用于航空器上，取得了显著的效果。本文从经济适用性的角度出发，对叶片气热除冰技术进行分析。
首先，叶片气热除冰技术的优点是明显的。相比传统除冰方法，叶片气热除冰技术可以有效的缩短除冰时间，减少对飞机的维护成本。此外，该技术对于航空器的安全性也有重要作用，能够避免因冰霜积聚导致的气动板块失效和飞行事故的发生。
其次，从节能角度来看，叶片气热除冰技术同样具备优势。该技术可以在不加热的情况下，通过压缩空气来除冰，不仅可以避免能源的浪费，同时也可以降低机组人员和工程师的工作强度，提高工作效率。
然而，叶片气热除冰技术也存在一定的局限性。首先，该技术需要搭载除冰系统的航空器的机翼、发动机等零部件形状和本身的载荷等方面都具有较高的要求，对新飞机的造型设计和零部件制造精度有较高的要求。其次，该技术成本较高，需要更多的投入才能实现技术的推广应用。而且，在自然冰条件下，叶片气热除冰技术并不能完全替代传统机械除冰技术，需要根据具体情况选择合理的除冰方式来保证飞行安全。
综上所述，叶片气热除冰技术在经济适用性方面具备较为明显的优势。尽管该技术的推广与应用仍存在一定程度的局限性，但是随着技术的不断发展和成熟，叶片气热除冰技术将不断向更加全面和高效的方向发展，为航空领域提供更加可靠和有效的解决方案。
风力发电机组叶片防冻除冰技术进展探究
风力发电机组叶片防冻除冰技术进展探究
摘要：风力发电是对当前能源结构的有效补充，其在整个电力供应中的占比在逐年增加，而风电机组受使用环境的影响，在寒冷地区其叶片容易出现结冰的情况，对机组的运行产生较大的影响。针对这种情况，本文分析了风电机组叶片结冰的原因，提出了具体的预防措施以及除冰措施，对保证风电机组在寒冷地区的稳定运行有重要意义。
关键词：风电发电机组；叶片；防冻；除冰
1风电机组覆冰分析
1.1覆冰的危害
风机叶片覆冰后，其翼型会出现不规则的变形情况，使得叶片表面的高度不均匀，表面的粗糙度增大，导致叶片旋转时的阻力增大，气动性下降，最终使得风机发电效率下降。此外，叶片覆冰会增加相关零部件的工作负荷，由于覆冰的不均匀性，使得叶片上的质量不平衡，容易使叶片出现较大幅度的振动，进而损害叶片，影响风电机组发电的稳定性。
1.2覆冰原因
风力发电机组在选址时通常需要选择风力资源较为丰富的地区，但这些地区在冬季温度较低并且空气中的湿度较大，受两种因素的影响，冬季很容易出现冰点较低并且浓度较大的溶液滴，其冰点低于水的冰点，这些液滴通常处于液态并且不会冻结，不过这些溶液滴的状态并不稳定，当风电机组的叶片处于湿度大并且容易结冰的环境中时，叶片表面就容易出现不同程度的覆冰情况。
1.3叶片覆冰类型 不同的区域，其环境条件有所差异，使得空气中过冷却水滴的特性也不一致，导致覆冰的特性与形状并不相同。在不同的区域环境以及气候环境中，覆冰的种类大致有以下三种：
（1）按冰层不同的表面形状分，有雾凇、雨凇、混合淞以及湿雪四种；（2）按冰层的形成机理分，有凝华覆冰、云中覆冰以及降水覆冰三种；（3）按冰层在物体表面增长特性分，有湿增长和干增长两种。
1.4导致叶片覆冰的因素
导致风电机组叶片覆冰的原因主要有两种，分别为环境因素与自身因素，其中环境因素影响最大。环境因素包括风速、温度以及湿度等，环境参数的不同对叶片覆冰情况的影响也不同。环境因素的影响具体有以下几点：