[實(shí)用新型]一種風(fēng)電機(jī)組葉片氣熱除冰裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922319067.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN211900886U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王化冰;田鵬輝;薛立國
• 申請（專利權(quán)）人: 華潤電力投資有限公司深圳分公司
• 主分類號: F03D80/40
• 分類號: F03D80/40;F03D80/60
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 孫曉紅

本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)電機(jī)組葉片氣熱除冰裝置，包括：設(shè)于風(fēng)電機(jī)組塔筒頂端的機(jī)艙內(nèi)的熱風(fēng)輸出裝置；連接所述熱風(fēng)輸出裝置的出風(fēng)口的單層通風(fēng)管道，所述單層通風(fēng)管道用以穿過風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)的中間通道延伸至風(fēng)機(jī)輪轂處；設(shè)于風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)的單層多通道旋轉(zhuǎn)接頭；設(shè)于風(fēng)機(jī)葉片的內(nèi)腔的葉片通風(fēng)管道；所述單層多通道旋轉(zhuǎn)接頭分別連接所述單層通風(fēng)管道和所述葉片通風(fēng)管道。本實(shí)用新型所提供的風(fēng)電機(jī)組葉片氣熱除冰裝置可靠性高，無雷擊損壞的風(fēng)險，可維護(hù)性強(qiáng)，維護(hù)成本低；能夠安全、經(jīng)濟(jì)、方便地完成風(fēng)機(jī)葉片除冰。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)組葉片氣熱除冰裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電已成為我國一種重要的能源結(jié)構(gòu)，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速更新，風(fēng)輪直徑迅速增加，我國中、南部地區(qū)傳統(tǒng)的低風(fēng)速區(qū)域已成為各風(fēng)電開發(fā)商競爭開發(fā)的區(qū)域，然而位于該區(qū)域的云、貴、湘、鄂、贛等省由于冬季氣候濕潤，多凍雨、霧凇等天氣，風(fēng)電機(jī)組普遍存在冬季結(jié)冰的問題。

風(fēng)力發(fā)電在寒冷氣候條件下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)葉片容易發(fā)生葉片結(jié)冰的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會存在以下幾個危害：葉片結(jié)冰會不同程度的破壞葉片原有的氣動特性，減少功率輸出，嚴(yán)重時需被迫停機(jī)，從而降低機(jī)組發(fā)電量。葉片結(jié)冰時會增加機(jī)組額外載荷，長期負(fù)載運(yùn)行會減少風(fēng)力機(jī)組的使用壽命。葉片結(jié)冰時，會存在冰塊甩落現(xiàn)象，存在危害人身和設(shè)備安全的風(fēng)險。

然而，根據(jù)IEA(國際能源署)對全球冰凍區(qū)域等級的劃分，全球結(jié)冰最為嚴(yán)重的區(qū)域主要集中在歐洲，中國區(qū)域整體結(jié)冰相對較輕，局部有較為嚴(yán)重的結(jié)冰現(xiàn)象。所以對于風(fēng)電機(jī)組除冰技術(shù)在國內(nèi)市場推廣，必須具備低成本優(yōu)勢，否則市場化難度較大。

根據(jù)現(xiàn)有資料顯示，風(fēng)機(jī)葉片主動除冰技術(shù)主要分兩類：電加熱除冰和氣加熱除冰。電加熱除冰主要在葉片外表面覆加一層電加熱介質(zhì)，而氣熱除冰主要是在葉片內(nèi)腔安裝加熱系統(tǒng)(加熱器+鼓風(fēng)機(jī))，通過把空氣加熱后輸送到葉片內(nèi)腔。本實(shí)用新型屬于氣加熱除冰技術(shù)的一種。

氣加熱除冰的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于可靠性高，無雷擊損壞的風(fēng)險，整套系統(tǒng)的可維護(hù)性強(qiáng)，維護(hù)成本低。

德國森維安有限責(zé)任公司申請的專利，公布號CN105683566A公布的“轉(zhuǎn)子葉片除冰”，該實(shí)用新型通過在葉片根部或靠近葉片根部的輪轂或短艙中安裝一個加熱裝置，輸送熱空氣的通風(fēng)管道由加熱器穿過葉片根部擋板延生至葉片梢部，并使加熱裝置和葉片內(nèi)部空腔形成一個整體的封閉空間，利用葉片內(nèi)部腹板將葉片內(nèi)腔分成兩個區(qū)域的特征，使熱空氣在這個封閉空間中形成空氣流循環(huán)，并且在葉片內(nèi)部熱空氣通風(fēng)管道上設(shè)置有開口，提高熱轉(zhuǎn)換效率，從而達(dá)到加熱葉片除冰的目的。這種方法的缺點(diǎn)是，加熱器工作時只能對一個轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行加熱，非常不利于風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中進(jìn)行動態(tài)除冰，因?yàn)樵诒鶅鰵夂驐l件下，風(fēng)機(jī)三個葉片(目前大功率水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本都采用三個葉片)都會同時結(jié)冰，如果僅對其中一個葉片除冰就運(yùn)行，容易造成三個轉(zhuǎn)子葉片的不平衡，嚴(yán)重的情況可能會使風(fēng)機(jī)振動加劇造成倒塌事故。此外，這種方法必須通過輪轂滑環(huán)對加熱器進(jìn)行電源供給，對滑環(huán)功率等級要求比較高，成本較大。

重慶大學(xué)申請的專利，公布號CN102003353A公布的“大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片除冰方法”，該方法采用氣熱除冰和葉片機(jī)型顫振相結(jié)合的方式進(jìn)行葉片除冰：加熱系統(tǒng)全部安裝在葉片內(nèi)部，每一個葉片形成一個封閉的獨(dú)立空間，先對葉片進(jìn)行加熱，通過檢測葉片表面覆蓋冰的融融狀態(tài)，然后通過控制風(fēng)機(jī)變槳和偏航速度形成先加速后減速造成的機(jī)組顫振效果輔助葉片除冰。該方法的缺點(diǎn)是：機(jī)組顫振可能會造成相關(guān)部件(如偏航和變槳減速器、偏航電機(jī)、變槳電機(jī)等)的機(jī)械損傷，降低使用壽命；加熱器安裝在葉片內(nèi)部，三個加熱器隨葉輪一起轉(zhuǎn)動，存在脫落風(fēng)險，且加熱器電源供給必須通過輪轂滑環(huán)，成本較大。總而言之，該方法除了能夠節(jié)省能量外，提升除冰效果外，整體成本較高，加熱器的安全可靠性不高，機(jī)組顫振影響相關(guān)部件的使用壽命。