[发明专利]一种基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法

权利要求书

1.一种基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰方法包括以下步骤：

S1，安装高分子加热膜：使用胶粘剂在风机叶片上分布固定多个片状高分子加热膜，相邻高分子加热膜之间具有间隙，在保留连接电路施工距离的基础上使间隙最小；将高分子加热膜并联后与电源控制模块连接，使用电源控制模块对每块高分子加热膜的工作状态进行独立控制；

S2，布设测温光缆：在高分子加热膜远离风机叶片的表面上，沿叶片长度方向按S型盘绕布置松套测温光缆，使光纤检测范围完全覆盖高分子加热膜和高分子加热膜之间的间隙；

S3，温度标定：将测温光缆接入DTS主机，进行温度标定，测得预设环境温度范围内无覆冰情况下测温光缆中光信号随时间变化情况，对测温光缆沿线进行温度解调，计算得到光纤温度系数；

S4，低功率加热测试：将DTS主机、电源控制模块和高分子加热膜依次连接，在环境温度低于0℃时，调用电源控制模块进行低功率加热测试，监测无覆冰时风机扇叶升温速率，记录无覆冰风机扇叶升温速率数据；

S5，覆冰点判定：在低温、高湿的易覆冰季节，启动DTS主机，采用测温光缆持续进行温度监测，将温度监测结果反馈给DTS主机；当监测到温度低于0℃时，调用电源控制模块采用预设的测试功率对整个风机叶片进行低功率主动加热，加热功率由高分子加热膜电阻与单块加热膜面积决定；检测不同位置处升温速率，与步骤S4中记录的无覆冰风机扇叶升温速率数据进行对比，根据相同加热条件下，空气升温速率远高于冰的特性，对于实际升温速率低于无覆冰升温速率，且速率差值大于预设差值阈值的位置点，判定该位置点出现覆冰；

S6，高功率加热除冰：对于有覆冰的位置点，调用电源控制模块，结合实际升温速率和无覆冰升温速率的对比结果、风机叶片尺寸和高分子加热膜的覆盖面积，计算得到相应的加热功率，调用高分子加热膜进行除冰；当监测到的覆冰点存在于加热膜覆盖面积上时，启动对应位置的加热膜进行除冰；当覆冰点出现位置为无加热膜覆盖的间隙处时，筛选出离该位置最近的相邻加热膜，加热进行除冰；持续监测温度变化，当覆冰处的温度高于冰点的持续时长大于预设时长阈值时，停止加热，返回步骤S5。

2.根据权利要求1所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，步骤S2中，所述测温光缆表面覆盖有环氧树脂保护光纤，同时减少叶片转动时的空气阻力；环氧树脂保护光纤的最外层涂敷有聚氨酯绝缘涂料。

3.根据权利要求1所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰方法还包括：

通过风机叶片内轮毂供电模块对DTS主机、测温光缆、电源控制模块和高分子加热膜进行供电。

4.根据权利要求3所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰方法还包括：

通过晶闸管和IGBT控制交流电源导通时间对加热功率进行控制。

5.根据权利要求3所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰方法还包括：

将风机叶片内轮毂供电模块输出的交流电转换成直流电，通过控制高分子加热膜的外加电压进行功率控制。

6.根据权利要求1所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述DTS主机根据实际布线情况与使用环境选择布里渊光时域反射技术、拉曼光时域反射技术和布里渊光时域分析技术中的其中一种，测得风机叶片的温度分布。

7.根据权利要求1所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述预设环境温度范围为-20℃～10℃。

8.根据权利要求1所述的基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰方法，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰方法还包括：

将测温光缆和高分子加热膜预埋在风机叶片内。

9.一种基于DTS系统的风机叶片自反馈防冰除冰系统，其特征在于，所述风机叶片自反馈防冰除冰系统包括DTS主机、松套测温光缆、电源控制模块和高分子加热膜；

所述高分子加热膜通过胶粘剂分布固定在风机叶片上，相邻高分子加热膜之间具有间隙；所有高分子加热膜并联后与电源控制模块连接，电源控制模块对每块高分子加热膜的工作状态进行独立控制；

所述松套测温光缆沿叶片长度方向按S型盘绕在高分子加热膜远离风机叶片的表面上，使光纤检测范围完全覆盖高分子加热膜和高分子加热膜之间的间隙；

所述DTS主机与测温光缆连接，DTS主机内嵌有温度标定模块、低功率加热测试模块、覆冰点判断模块和高功率除冰模块；

所述温度标定模块用于测得预设环境温度范围内无覆冰情况下测温光缆中光信号随时间变化情况，对测温光缆沿线进行温度解调，计算得到光纤温度系数；预设环境温度范围为-20℃～10℃；

所述低功率加热测试模块用于在环境温度低于0℃时，调用电源控制模块进行低功率加热测试，监测无覆冰时风机扇叶升温速率，记录无覆冰风机扇叶升温速率数据；

所述覆冰点判断模块用于在低温、高湿的易覆冰季节，启动DTS主机，调用测温光缆持续进行温度监测；当监测到温度低于0℃时，调用电源控制模块采用预设的测试功率对整个风机叶片进行低功率主动加热，检测不同位置处升温速率，与本地记录的无覆冰风机扇叶升温速率数据进行对比，对于实际升温速率低于无覆冰升温速率，且速率差值大于预设差值阈值的位置点，判定该位置点出现覆冰；

所述高功率加热除冰模块用于调用电源控制模块，结合实际升温速率和无覆冰升温速率的对比结果、风机叶片尺寸和高分子加热膜的覆盖面积，计算得到相应的加热功率，调用覆冰位置对应的高分子加热膜采用计算得到的加热功率对覆冰点进行除冰，并持续监测温度变化，当覆冰处的温度高于冰点的持续时长大于预设时长阈值时，停止加热。