[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電機組及其葉片除冰系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2010-06-07
• 公開（公告）號: CN101886617A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖學(xué)成;許仁萍
• 申請（專利權(quán)）人: 三一電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李兆嶺;逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包括上述葉片除冰系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組。

背景技術(shù)

隨著世界范圍內(nèi)能源危機的爆發(fā)，風(fēng)力等可再生能源得到越來越廣泛地應(yīng)用，從而帶動了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。

風(fēng)力發(fā)電就是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電方式，風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置稱作風(fēng)力發(fā)電機組(以下簡稱風(fēng)機)，該風(fēng)機一般包括風(fēng)輪、發(fā)電機和塔筒三部分。風(fēng)機的工作環(huán)境在風(fēng)力資源較為豐富的室外，在空氣溫度較低或者遇到雨雪天氣的時候，葉片上可能會結(jié)冰。風(fēng)機的葉片結(jié)冰會改變?nèi)~片的氣動外形，風(fēng)機在葉片結(jié)冰的狀況下運行會明顯降低功率輸出，增大風(fēng)機的載荷，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致風(fēng)機長時間停機，嚴(yán)重影響風(fēng)電場的電力生產(chǎn)。因此，能夠有效地檢測風(fēng)機葉片的結(jié)冰狀況，從而能夠及時除冰，對于風(fēng)機發(fā)電系統(tǒng)來講是至關(guān)重要的。

在一種典型的風(fēng)機葉片的除冰裝置中，利用不同類型風(fēng)速計算輸出信號的偏差判定風(fēng)機結(jié)冰狀況，或者通過檢測葉片質(zhì)量的變化判定風(fēng)機結(jié)冰的狀況。這些檢測風(fēng)電機組或葉片結(jié)冰狀況的方法，可能出現(xiàn)葉片未結(jié)冰而誤判斷葉片結(jié)冰的情況出現(xiàn)，也會出現(xiàn)葉片已經(jīng)結(jié)冰但未達(dá)到嚴(yán)重程度而誤判斷葉片未結(jié)冰的情況，檢測結(jié)果的可靠性較差。并且，上述除冰裝置通過加熱葉片的方式使冰層融化，由于葉片多為布質(zhì)或者纖維材料，溫度升高可能會出現(xiàn)性質(zhì)變化而影響葉片的使用壽命，嚴(yán)重時可能由于溫度過高而引起葉片的自燃等，影響風(fēng)機的工作安全性能。

因此，如何提高風(fēng)機中檢測葉片結(jié)冰狀況的檢測可靠性，從而能夠及時除冰，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)，其能夠較為準(zhǔn)確地檢測和判斷出葉片的結(jié)冰程度，具有較高的檢測可靠性。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述葉片除冰系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)，包括圖像檢測元件、控制元件和除冰元件；

所述圖像檢測元件用于實時檢測所述風(fēng)力發(fā)電機組的葉片的結(jié)冰狀況，并將所述結(jié)冰狀況轉(zhuǎn)換成圖像信號；

所述控制元件用于接收所述圖像信號，并根據(jù)比較所述圖像信號和預(yù)定圖像信號，控制所述除冰元件的動作；

所述除冰元件用于在所述控制元件的控制下清除所述葉片上的冰層。

優(yōu)選地，所述圖像檢測元件包括攝像頭。

優(yōu)選地，所述攝像頭安裝于所述葉片上，且與所述葉片同步轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述攝像頭上安裝有清潔器。

優(yōu)選地，所述除冰元件包括至少一個微波加熱裝置。

優(yōu)選地，所述除冰元件包括至少一個激振裝置。

優(yōu)選地，所述激振裝置的激振頻率在所述葉片的冰層自振頻率的95％至105％之間。

優(yōu)選地，所述葉片包括前段、中間段和后段，所述除冰元件安裝于所述中間段。

優(yōu)選地，還包括動力元件，所述除冰元件在所述動力元件的驅(qū)動下沿所述葉片的長度方向運動。

優(yōu)選地，所述葉片上安裝有溫度傳感器和報警元件；所述溫度傳感器實時檢測所述葉片表面的溫度，并將檢測到的溫度信號傳送至所述報警元件，當(dāng)所述葉片表面的溫度高于預(yù)定溫度值時，所述報警元件報警。

本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機組，包括上述任一項所述的葉片除冰系統(tǒng)。

本發(fā)明所提供的用于風(fēng)力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)，包括圖像檢測元件、控制元件和除冰元件；其中，圖像檢測元件用于實時檢測所述葉片的結(jié)冰狀況，并將所述結(jié)冰狀況轉(zhuǎn)換成圖像信號；控制元件用于接收所述圖像信號，并根據(jù)所述圖像信號和預(yù)定圖像信號控制所述除冰元件的動作；除冰元件用于在所述控制元件的控制下清除所述葉片上的冰層。這樣，圖像檢測元件將檢測到的圖像信號傳輸至控制元件，控制元件接收到圖像信號后，與預(yù)定圖像信號相比較，通過接收到的圖像信號與預(yù)定圖像信號的匹配程度，判斷葉片的結(jié)冰狀況，圖像信號的精確程度較高，從而保證了結(jié)冰問題的及時發(fā)現(xiàn)，圖像信號的誤差較小，從而提高了結(jié)冰狀況檢測的可靠性。

在一種優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明所提供的除冰元件包括至少一個微波加熱裝置，當(dāng)判斷出風(fēng)機葉片結(jié)冰時，啟動微波加熱裝置，微波加熱裝置發(fā)射微波，微波具有較強的穿透性，能夠與冰層中的水分子發(fā)生共振而產(chǎn)生熱量，從而使得冰層與葉片分離，以實現(xiàn)除冰的目的。微波加熱裝置直接與冰層發(fā)生反應(yīng)，除冰過程中不會使葉片的溫度過度升高，從而保護(hù)了葉片免受加熱造成的傷害；同時穿透葉片直接與冰層發(fā)生作用，也節(jié)約了能量，提高了能量的利用率。