文 | 陈志刚，李录平，杨波，刘胜先，封江，龚妙

我国的疆域辽阔，气象条件复杂，在北部地区的陆地和海上，南部地区的高海拔山区等，冬季的风雪霜冻给风电机组的运行带来了极大危害。运行在冬季湿冷地区的风电机组，在冬季经常会出现严重覆冰现象。工作中的风电机组叶片覆冰后，会破坏风电机组叶片的动力特性与气动特性，冰的质量、刚度等性质会影响叶片的材料特性，造成叶片过载及载荷不均匀，使其特性与设计初衷不符，造成风电机组不能正常发电，甚至导致严重的安全事故。及时、准确地检测出叶片的覆冰状态，便于对风电机组采取及时有效的运行和维护措施，对提高风电场运行的安全可靠性和经济性，具有重要意义。

自20世纪90年代开始，对于构件覆冰检测的研究已经引起人们广泛关注，研究对象主要集中在航空领域（如飞机），主要的测量方式包括：机械法、电学法、热学法、光学法、波导法等。但是，目前直接用于风电机组叶片覆冰检测的研究仍然比较少，能够成熟用于工程实际的风电机组叶片覆冰检测方法与技术仍少有资料报道。

本文探索一种利用叶片模态参数变化特征来检测叶片覆冰状态的方法：以翼展1120mm（不包含叶片根部）长的小风电机组叶片为研究对象，在Solidworks平台上建立起三维实体模型。建立在振动力学、动力学分析以及柔性多体动力学理论基础上，在ANSYS结构分析软件中对该叶片在覆冰前后状态下模态进行分析，得到前6阶固有频率和振型，比较覆冰前后风电机组叶片动力特性的变化情况，提取叶片覆冰后的振型曲率变化特征，获得诊断叶片覆冰程度、覆冰位置的基本方法，为工程实际中诊断叶片覆冰故障提供理论依据。……