[發(fā)明專利]風力發(fā)電機葉片、風力發(fā)電機以及葉片除冰系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310404500.7
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103437949A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘瑤冰;楊建軍;陳秋華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金風科創(chuàng)風電設(shè)備有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D11/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 劉奕晴;韓芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種風力發(fā)電機葉片、風力發(fā)電機以及風力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風力發(fā)電是目前產(chǎn)業(yè)化進展迅速的一種綠色環(huán)保的能源產(chǎn)生方式。隨著風電的迅速發(fā)展，各種環(huán)境特殊的風能市場也被開辟出來，比如有些區(qū)域冬季溫度較低，空氣中濕度大，比較容易結(jié)冰。葉片結(jié)冰后載荷增大，葉片氣動性能變差，這些對機組的安全以及功率都有很大的影響，嚴重時可能會導(dǎo)致風機長時間停機或使葉片受損而減少使用壽命。因此解決葉片結(jié)冰的問題，意義重大。

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多種除冰技術(shù)。例如，公告號為CN201363233的發(fā)明提出了一種防結(jié)冰型風力發(fā)電機組風輪葉片。該專利采用了在葉片中間或者表面層全面積鋪設(shè)電阻器來加熱的方案，即，將葉片的殼體做成多層結(jié)構(gòu)，由外表面向內(nèi)，第一層為風機葉片殼體外形面上的一層玻璃鋼層，第二層為由電阻器組成的電阻器層，第三層至內(nèi)腔為玻璃鋼層；或者由外表面向內(nèi)，第一層為裝置在葉片表層的電阻器所組成的電阻器層，第二層至內(nèi)腔為玻璃鋼層。電阻器與玻璃鋼之間采用樹脂粘接劑將兩者粘為一體。當葉片在低溫且濕度較大的環(huán)境中運行或靜止時，對電阻器接通電源，使電阻器發(fā)熱，熱量通過與玻璃鋼層之間產(chǎn)生熱傳遞來提高葉片表面的溫度，從而解決結(jié)冰問題。

公告號為CN102003353B專利提出了一種大型風力發(fā)電機葉片除冰方法。該專利的除冰方法采用結(jié)冰探測器采集葉片上的結(jié)冰信號，根據(jù)結(jié)冰程度來啟動空氣加熱系統(tǒng)進行除冰；同時，葉片表面上還設(shè)置有液態(tài)水含量探測器，液態(tài)水生成速率大于零時，啟動變漿和偏航系統(tǒng)，使葉片振顫并抖掉熔化的冰層。

上述除冰方式雖然都在一定程度上實現(xiàn)了除冰目的，但是都不同程度地存在問題。對于公告號為CN201363233的專利，當電阻器布置在葉片的表面上時，雷擊風險非常大；當電阻器布置在中間層時，由于玻璃鋼的導(dǎo)熱率很低，熱量傳達到葉片表面需要的能耗很大；并且，整個葉片加熱過程無法控制，會導(dǎo)致未結(jié)冰時而加熱的錯誤操作以及加熱如何停止的失控等問題。對于公告號為CN102003353B的專利，除冰方式是通過對葉片內(nèi)腔輸送熱空氣來提高葉片表面溫度，同樣存在玻璃鋼導(dǎo)熱效率低而從葉片空腔內(nèi)部向外部傳熱的速度慢，除冰效果不理想的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種風力發(fā)電機葉片、風力發(fā)電機以及葉片除冰系統(tǒng)，不僅可以自動高效地除去葉片表面的冰層，且可以有效防止?jié)撛诘睦讚麸L險，安全性和可靠性更高，成本更低。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種風力發(fā)電機葉片，所述葉片包括導(dǎo)熱元器件，導(dǎo)熱元器件設(shè)置在葉片前緣外層，所述葉片的葉尖處設(shè)置有葉尖接閃器，導(dǎo)熱元器件的外層覆蓋有雷電傳導(dǎo)層，雷電傳導(dǎo)層與葉尖接閃器連接并與葉片內(nèi)腔中的防雷引下線連接。

所述雷電傳導(dǎo)層可為鋪設(shè)在葉片的外層的銅網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種風力發(fā)電機，所述風力發(fā)電機包括葉片和導(dǎo)熱元器件，其特征在于，所述葉片的葉尖處設(shè)置有葉尖接閃器，導(dǎo)熱元器件設(shè)置在葉片前緣外層，導(dǎo)熱元器件的外層覆蓋有雷電傳導(dǎo)層，雷電傳導(dǎo)層與葉尖接閃器連接并與葉片內(nèi)腔中的防雷引下線連接。

其中，所述雷電傳導(dǎo)層為鋪設(shè)在葉片的外層的銅網(wǎng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種風力發(fā)電機組的葉片除冰系統(tǒng)，其特征在于，所述葉片除冰系統(tǒng)包括：除冰系統(tǒng)，所述除冰系統(tǒng)包括設(shè)置在葉片前緣外層的導(dǎo)熱元器件；結(jié)冰檢測系統(tǒng)，所述結(jié)冰檢測系統(tǒng)包括設(shè)置在機艙罩上的結(jié)冰檢測器；環(huán)境檢測系統(tǒng)，所述環(huán)境檢測系統(tǒng)包括設(shè)置在機艙罩上的溫度和濕度傳感器；機組異常判斷系統(tǒng)，所述機組異常判斷系統(tǒng)檢測風力發(fā)電機組是否存在異常運行情況；葉片表面溫度傳感器，設(shè)置在葉片表面上；雷電防護系統(tǒng)，包括設(shè)置在葉尖處的葉尖接閃器和鋪設(shè)在導(dǎo)熱元器件外層的雷電傳導(dǎo)層；除冰控制系統(tǒng)，所述除冰控制系統(tǒng)接收結(jié)冰檢測系統(tǒng)、環(huán)境檢測系統(tǒng)、機組異常判斷系統(tǒng)、葉片表面溫度傳感器的檢測結(jié)果，根據(jù)檢測結(jié)果控制除冰系統(tǒng)是否進行除冰操作以及是否停止除冰操作。

其中，所述雷電傳導(dǎo)層外部可設(shè)置有玻璃鋼加固層。

其中，所述雷電傳導(dǎo)層可為鋪設(shè)在導(dǎo)熱元器件外層的銅網(wǎng)，所述銅網(wǎng)與葉片內(nèi)腔中的防雷引下線連接。

其中，所述雷電防護系統(tǒng)還可包括設(shè)置在葉片中部的葉身接閃器。