[发明专利]一种防冰风扇叶片电加热温度闭环控制方法

说明书

本发明公开了一种防冰风扇叶片电加热温度闭环控制方法，在防冰风扇叶片电加热温度闭环控制时，根据设定温度与温度反馈不同的绝对差值控制加热电源输出相应的电压值，采用变结构分级控制策略，解决了低温、低气压、潮湿环境下导电滑环定子机构的碳刷与转子机构的铜环间大电流频繁变化产生火花的问题，延长了碳刷使用寿命，确保防冰风扇叶片电加热温度闭环控制系统稳定运行。本发明设计了带低温防护、电池供电的温度信号无线发射模块，将风扇叶片温度反馈信号无线传输到电加热温度闭环控制系统；为减少无线发射模块重量对风扇转子系统动静平衡影响，对安装盖板进行降低厚度、开孔等定量减重设计，保证不改变风扇转子系统重心和质量分布。

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，具体是涉及一种防冰风扇叶片电加热温度闭环控制方法。

背景技术

结冰风洞和其它低速风洞一样，动力系统是风洞心脏部位，采用电动机驱动风扇转子旋转模拟气流速度，通过调节电机转速改变试验段风速。结冰风洞动力系统的电动机和风扇转子安装在风扇段，风扇叶片安装在风扇转子轮毂的圆周，位于第二拐角段后。与其它低速风洞不同，结冰风洞风扇段内环境气温最低至-40℃、环境气压低至5kPa、湿度100%。

结冰风洞试验过程中，当液态水含量累计到一定程度，高速气流驱动过冷水滴撞击到过冷的风扇叶片表面，迅速在风扇叶片前缘表面结冰。风扇叶片结冰后，型面发生变化，导致风扇电机、风扇转子支撑轴承振动超标。为解决风扇叶片结冰问题，在每支风扇叶片前缘布置电加热单元，通过使风扇叶片加热，利用热力原理，将热量传到风扇叶片表面，破坏冰层和叶片表面之间的黏附应力，在气动力或离心力作用下，达到防冰目的。

为实现风扇叶片电加热防冰，必须在风扇段现有条件基础上，设计一种旋转供电装置，在风扇转子轴不便拆卸条件下，将加热电源从地面引到旋转的风扇叶片，解决旋转供电装置结构设计问题，使加热电源从地面稳定、可靠传输到每支风扇叶片；解决旋转供电装置在低温、高湿度环境下的绝缘和安全防护问题；解决旋转供电装置输出到每支叶片线缆布置与安装问题。

目前成熟的技术中，导电滑环是最新的旋转供电装置。但是因为结冰风洞现有条件和工作环境的特殊性，风扇转子速度超过600rpm；风扇转子轴不能拆卸；风扇转子与两侧支撑轴承箱轴向间隙不到10cm，在低温、低气压、潮湿环境下，对导电滑环的结构设计、安装固定都存在一系列问题。在结冰风洞试验中，根据试验需求不断改变电机转速、总温、环境气压等参数，风扇叶片防冰功率差别大，在风扇叶片加热单元电阻相对稳定条件下，控制系统必须频繁调节电源电压使风扇叶片温度稳定。由于电源电压必须经过导电滑环才能传递到每支风扇叶片加热单元，低温、低气压、潮湿环境下，频繁调整电压幅值使碳刷与铜环之间容易产生电火花，严重影响设备安全、稳定运行，不利于结冰风洞试验继续开展，因此需要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种防冰风扇叶片电加热温度闭环控制方法，使风扇叶片在各种试验条件下不结冰，解决风扇叶片大电流电加热过程中导电滑环定子机构的碳刷与转子机构的铜环表面产生火花问题，温度闭环控制策略问题，风扇叶片温度无线传输问题，确保防冰风扇叶片电加热温度闭环控制系统稳定运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种防冰风扇叶片电加热温度闭环控制方法，包括以下步骤：

步骤一：依次闭合加热电路，控制导电滑环定子机构的碳刷径向移动，将风扇转子两侧导电滑环的碳刷压在导电滑环转子机构的铜环表面，使加热电源、风扇叶片加热单元形成一个加热回路，选择温度闭环，满足逻辑连锁条件，确认电加热启动，控制系统根据设定温度对风扇叶片加热单元供电加热；

步骤二：风扇叶片温度反馈信号经过导线接入安装在风扇转子上的无线发射模块，再经过地面接收模块、转换模块和采集模块，作为温度反馈信号接入温度控制系统；