[發(fā)明專利]一種具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710150463.X
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106837682A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王康世;郭輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣風(fēng)電集團(tuán)有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D80/30;F03D80/40;F03D80/60
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 周榮芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電機(jī)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片。

背景技術(shù)

風(fēng)電機(jī)組處于自然環(huán)境中，會遭受自然界的雷電和低溫災(zāi)害。

風(fēng)電機(jī)組因大型化和低風(fēng)速區(qū)的需要，塔架越來越高。葉片處于機(jī)組的最高端，且安裝在空曠的地方，雷擊風(fēng)險也越來越高。常用的防雷辦法是在葉尖和葉片中部表面設(shè)置接閃器，在葉片內(nèi)部設(shè)置雷電的引下線，將雷電流經(jīng)輪轂、機(jī)艙、塔架、基礎(chǔ)等環(huán)節(jié)引入大地。葉片因雷擊而損壞的占比很大，其中接閃器的接閃效率低是一個重要原因。

如圖1所示，為現(xiàn)有的具有防雷功能的風(fēng)電機(jī)葉片的防雷結(jié)構(gòu)示意圖，葉尖和葉片中部安裝的金屬接閃器捕捉雷電，雷電流經(jīng)過葉片內(nèi)部導(dǎo)體引下線經(jīng)其他環(huán)節(jié)最終引入大地；該方案簡單、經(jīng)濟(jì)且起到有效的防雷保護(hù)葉片的作用。但現(xiàn)有葉片接閃器的面積較小，且葉片為轉(zhuǎn)動部件；可能導(dǎo)致雷電沒被接閃器接收到，雷電可能發(fā)生葉片背面；引下線安裝在葉片內(nèi)部，如由于絕緣不好，和內(nèi)部導(dǎo)體出現(xiàn)電弧灼燒破壞；或強(qiáng)大雷擊電流產(chǎn)生巨大的熱量，會使葉片內(nèi)部水分氣化急劇膨脹，使葉片爆裂破壞。

葉片結(jié)冰是風(fēng)電機(jī)組的低溫災(zāi)害之一，結(jié)冰使葉片氣動性能下降，機(jī)組效率降低，年發(fā)電量損失10％～20％，惡劣地區(qū)損失則會更多；結(jié)冰使葉片附加載荷和振動增大，造成葉片使用壽命降低；同時，葉片結(jié)冰也會對葉片、機(jī)組和現(xiàn)場人員造成很大安全隱患。

現(xiàn)有防結(jié)冰方法有機(jī)械除冰、加熱防冰、涂層防冰等方法，都有小范圍的使用和測試，但其各自還有技術(shù)缺點(diǎn)不足。(1)機(jī)械除冰：通過機(jī)械振動、機(jī)械力或人工擊打等辦法除冰，其效果和作用有限。(2)加熱除冰：在前緣區(qū)域布置電熱帶或從風(fēng)機(jī)葉根處吹熱風(fēng)加熱葉片。前緣加熱帶或加熱傳感器需要提前埋覆，有可能影響葉片氣動外形，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；電氣原件也有防雷隱患。(3)熱空氣加熱葉片：需要特定的導(dǎo)通熱氣和抽取熱氣的管道。雖對葉片防雷系統(tǒng)沒有特殊要求；停機(jī)時，可以整個葉片除冰。但因葉片玻璃鋼材料具有較好的絕熱性，熱空氣除冰需要較大的加熱能量，效率低。如果葉片結(jié)冰后停機(jī)加熱除冰，需要在耗電加熱的同時且無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電。(4)涂層防冰：其具體有防結(jié)冰涂料、防冰溶液，涂成黑色等方法。防結(jié)冰涂料可以減小葉片與冰層之間的剪切力，其優(yōu)勢是整個葉片采用防結(jié)冰涂層，成本相對低，沒有特殊的防雷要求，葉片易于維護(hù)，且整個表面都得到了保護(hù)。但防結(jié)冰涂料由于具有強(qiáng)憎水性的特征，嚴(yán)重影響涂層的粘附性能。防冰溶液使葉片表面上水的冰點(diǎn)降低，從而使水不易凝結(jié)成冰，但其缺點(diǎn)是只能短期防冰、用量大、嚴(yán)重結(jié)冰狀況下除冰的效果差。涂黑吸熱防冰，白天黑色吸收太陽光而被加熱后，冰層就會比白色更早融化。但在夏季葉片上的溫度會較高，從而會影響葉片玻璃鋼的材料性能，使葉片變?nèi)幔绊懭~片的氣動外形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，該風(fēng)電機(jī)葉片既可以提高風(fēng)機(jī)葉片上的接閃器的接閃效率，也可以在發(fā)電的同時完成除冰操作，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，能耗低及效率高的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，包括葉片本體及設(shè)置在葉片本體上的接閃器，所述葉片本體上的最內(nèi)層設(shè)置有不止一個用于葉片除冰的導(dǎo)電漆加熱電路；所述接閃器周圍的葉片本體上的最外層設(shè)置有用于葉片防雷的防雷導(dǎo)電漆涂層。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述導(dǎo)電漆加熱電路設(shè)置于葉片本體的前緣區(qū)域。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述導(dǎo)電漆加熱電路呈方波形狀。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述防雷導(dǎo)電漆涂層設(shè)置于葉片本體尖部的接閃器周圍的葉片本體上。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述防雷導(dǎo)電漆涂層還設(shè)置于葉片本體中部的接閃器周圍的葉片本體上。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述葉片本體尖部和中部的防雷導(dǎo)電漆涂層之間還設(shè)置有貫通的防雷導(dǎo)電漆導(dǎo)電帶，其用于使葉片本體上部接閃防雷。

上述的具有防雷除冰功能的風(fēng)電機(jī)葉片，其中，所述葉片本體上還包含貫通整個葉片本體的防雷導(dǎo)電漆導(dǎo)電帶，其用于使整個葉片本體接閃防雷。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為：

(1)在葉片容易結(jié)冰的前緣區(qū)域設(shè)置多個導(dǎo)電漆加熱電路，依次局部通電加熱除冰，可以避免使用大功率大電流同時加熱整個葉片除冰區(qū)，風(fēng)電機(jī)的滑環(huán)過電流能力不需要增加。此外，導(dǎo)電漆涂層很薄不會影響葉片氣動外形，操作方便，可替代加熱帶或其他結(jié)構(gòu)復(fù)雜的加熱元件。