[發(fā)明專利]一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用外置式微波除冰裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910326310.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN109973334B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐宇;謝存存
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科宇能科技發(fā)展有限公司;保定華翼風(fēng)電葉片研究開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): F03D80/40
• 分類號(hào): F03D80/40;F03D80/60;F03D1/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用外置式微波除冰裝置及方法，外置式微波除冰裝置包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)和加熱機(jī)構(gòu)，所述加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)使加熱機(jī)構(gòu)沿風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的外壁上下移動(dòng)，加熱機(jī)構(gòu)配置有伸展臂和變形臂，伸展臂用于將變形臂推送到葉片附近或抽離葉片表面，變形臂上設(shè)置有積冰監(jiān)測(cè)裝置和微波發(fā)射裝置，通過(guò)積冰監(jiān)測(cè)裝置觀察葉片表面的積冰情況，并適時(shí)開啟微波發(fā)射裝置對(duì)葉片表面積冰區(qū)域進(jìn)行加熱，除冰過(guò)程采用自上而下的除冰方式使得除冰效果徹底，有效保證了冬季風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全及運(yùn)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的除冰裝置及方法，尤其涉及一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用外置式微波除冰裝置和方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，具有極大的開發(fā)潛力和價(jià)值，已受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，通常由轉(zhuǎn)子葉片，發(fā)電機(jī)和塔筒三大部分組成。風(fēng)在流過(guò)具有一定氣動(dòng)外形的轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，葉片的迎風(fēng)面和背風(fēng)面會(huì)形成壓差，推動(dòng)葉片繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出電能。葉片的氣動(dòng)外形直接影響風(fēng)流經(jīng)葉片時(shí)產(chǎn)生的推力大小，進(jìn)而影響發(fā)電效率。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)在自然環(huán)境中運(yùn)行，在寒冷季節(jié)雨雪天氣中，葉片表面會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰。葉片表面結(jié)冰后，氣動(dòng)外形會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致發(fā)電效率降低，同時(shí)增加葉片及機(jī)組載荷。結(jié)冰量較大時(shí)，甚至需要停機(jī)來(lái)保證葉片及機(jī)組安全，減少機(jī)組發(fā)電量和收益。

多年來(lái)，水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面除冰一直是行業(yè)研究的熱點(diǎn)。研究得比較多的方法有以下幾種：1)電加熱除冰，通常是在葉片前緣鋪設(shè)電加熱材料，通電加熱來(lái)達(dá)到防結(jié)冰和除冰的效果；2)空氣加熱除冰，通常是在葉片內(nèi)部通過(guò)熱風(fēng)機(jī)，輸送熱循環(huán)風(fēng)來(lái)加熱葉片某一局部或通體加熱；3)超聲波除冰，是在葉片內(nèi)部布置超聲波發(fā)射裝置，通過(guò)共振除去葉片表面的覆冰；4)溶劑除冰，通過(guò)在葉片表面噴灑除冰劑來(lái)除去葉片表面覆冰；5)膨脹法除冰，在葉片前緣布置可充氣的彈性“袋”，葉片表面結(jié)冰時(shí)，通過(guò)充氣使“袋”膨脹，裂開葉片表面冰塊；6)振動(dòng)除冰，通過(guò)風(fēng)輪的加速和減速轉(zhuǎn)動(dòng)抖落葉片表面的冰塊。

上述現(xiàn)有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面的除冰裝置及方法，一定程度上均存在除冰效果并不理想、不能完全除去葉片表面覆冰的問(wèn)題。比如振動(dòng)除冰，當(dāng)冰塊牢固粘結(jié)在葉片表面時(shí)，可能難以通過(guò)風(fēng)輪的加速或減速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)抖落冰塊，此外該方法，可能只能抖落葉片局部位置的冰塊，葉片表面仍會(huì)有冰塊殘留。再比如超聲波除冰的方式，也難以實(shí)現(xiàn)整個(gè)葉片表面的除冰，且除冰后可能會(huì)有冰殘留。此外，其他除冰的方法只是除去葉片表面局部的覆冰，如電加熱除冰，一般很難做到在整個(gè)葉片表面或內(nèi)部鋪設(shè)電加熱材料，如果是整體鋪設(shè)，加熱需要消耗的電能也會(huì)非常大，難以實(shí)現(xiàn)。故而一般是加熱最容易出現(xiàn)結(jié)冰的葉片前緣區(qū)域。只加熱葉片前緣區(qū)域的問(wèn)題是，在寒冷的天氣中，融化的冰變成水后流向葉片其它區(qū)域很可會(huì)再次結(jié)冰，難以達(dá)到完全除冰的效果，另一方面只在葉片前緣區(qū)域布置電加熱材料，葉片其它區(qū)域結(jié)冰后無(wú)法通過(guò)電加熱的方式除冰。電加熱除冰，還需要考慮的問(wèn)題是防雷和前緣防護(hù)，葉片前緣防的腐蝕會(huì)損傷電加熱材料，使得電加熱除冰的效果難以持續(xù)，可能需要經(jīng)常維護(hù)。膨脹法除冰，也只適用于葉片前緣表面的除冰，葉片其它區(qū)域的冰塊無(wú)法通過(guò)此方式來(lái)除去。有些除冰的方法能耗比較高，除冰效率低，比如空氣加熱除冰，因構(gòu)成葉片的復(fù)合材料導(dǎo)熱性差，在葉片內(nèi)腔通熱循環(huán)風(fēng)，熱量從葉片內(nèi)表面?zhèn)鬟f到外表面需要較長(zhǎng)的時(shí)間，熱量利用率低。而如果僅對(duì)葉片前緣區(qū)域加熱，達(dá)不到葉片整體除冰的效果。此外，溶劑法除冰，需要人工操作或采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行操作，此種方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，除冰效果難有保證，且部分融冰劑對(duì)環(huán)境有污染。這些方法中，設(shè)置在葉片內(nèi)部的除冰系統(tǒng)(如電加熱除冰、空氣加熱除冰和超聲波除冰)，因在葉片內(nèi)部，維護(hù)極不方便，一旦出現(xiàn)故障就可能失效。

發(fā)明內(nèi)容