[發明專利]一種風力機葉片加熱防除冰系統及方法

在審

• 申請號: 202210194983.1
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114439707A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 王冰佳;韓毅;童博;趙勇;吳莉萍
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03D80/40
• 分類號: F03D80/40;F03D80/60
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明公開一種風力機葉片加熱防除冰系統及方法，包括加熱防除冰組件和控制器；所述加熱防除冰組件設置在葉片基體上；所述加熱防除冰組件包括電極、溫度傳感器、導電耐磨自潤滑層；所述電極、溫度傳感器設置在葉片基體上，導電耐磨自潤滑層覆蓋在所述電極、溫度傳感器外部；所述電極包括正電極和負電極；所述控制器包括控制盒和電源盒，控制盒用于控制電源盒中電源開關的啟停，控制盒與溫度傳感器相連接，電源盒與所述電極的正電極和負電極相連接。該系統利用電極加熱除冰，采用分區域獨立加熱的方式，減少能耗，提高風力機葉片防除冰效率。

技術領域

本發明屬于風力機防除冰技術領域，具體涉及一種風力機葉片加熱防除冰系統及方法。

背景技術

風力機葉片運行中結冰是由冷暖空氣氣流相遇產生的逆溫現象。當云層中冰下落中與空氣中暖流相遇，在暖流的作用下轉換成了液態水降落。液態水滴落在在低于0℃的風力機葉片表面，熱量會迅速散失，大量液態水凝結形成結冰，影響葉片氣動性能。葉片根部結冰對葉片氣動性能的影響較小，葉尖部分結冰對葉片的氣動性能影響較嚴重，造成葉片過載或載荷分布不均勻，葉片運轉速度變慢，機組發電效率下降等。每年因風力發電機葉片結冰造成的發電量損失為1％～10％，嚴重地區為20％～50％，同時冰層脫落甩出也給風電場附近人群和建筑帶來了安全隱患。

現有的被動除冰技術中，為了防止風力機葉片結冰，一般在葉片表面涂覆超疏水涂層，利用超疏水涂層的屬性，使水分不易停留在葉片表面，從而達到一定防冰作用。但因為風力機運行過程中葉片表面會受到沙石、雨滴、冰雹、沙塵、光氧化等的影響，會導致超疏水涂層表面能物質的確實活微納粗糙度結構的破壞，從而喪失超疏水性能，導致葉片防結冰能力下降。

因此，如何提升風力機葉片防除冰效率，是目前該領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為了提升風力機葉片防除冰效率，本發明的目的在于提供一種風力機葉片加熱防除冰系統及方法，采用涂層導電加熱的方式，提高風力機葉片防除冰效果。本發明采取分段加熱和分區域維修，保證導電耐磨自潤滑加熱涂層高效防除冰。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種風力機葉片加熱防除冰系統，包括加熱防除冰組件和控制器；

所述加熱防除冰組件設置在葉片基體上；所述加熱防除冰組件包括電極、溫度傳感器、導電耐磨自潤滑層；所述電極、溫度傳感器設置在葉片基體上，導電耐磨自潤滑層覆蓋在所述電極、溫度傳感器外部；所述電極包括正電極和負電極；

所述控制器包括控制盒和電源盒，控制盒用于控制電源盒中電源開關的啟停，控制盒與溫度傳感器相連接，電源盒與所述電極的正電極和負電極相連接。

作為本發明的進一步改進，所述電極、溫度傳感器通過膠粘劑粘接在葉片基體上。

作為本發明的進一步改進，所述電極的正電極與負電極分別設置在葉片基體前緣同側相對的兩面上。

作為本發明的進一步改進，所述控制盒和電源盒設置在風力機組輪轂配電柜內。

作為本發明的進一步改進，所述葉片基體邊緣等間距劃分為多個區域，每個區域均設置有電極、溫度傳感器；各區域的正電極與負電極并聯，并聯后的兩端與電源盒中電源的正負極相連接。

作為本發明的進一步改進，所述加熱防除冰組件設置在葉片基體前緣位置靠近葉尖m區域內，將m區域沿長度方向等間距分成若干個區域，各區域單獨控制。

作為本發明的進一步改進，控制盒上還設置了手動啟停控制開關，手動啟停控制開關與各區域加熱層一一對應。

一種風力機葉片加熱防除冰系統的控制方法，包括以下步驟：

當溫度傳感器檢測到風力機葉片表面溫度小于設置溫度閾值時，控制盒將控制電源盒通電，啟動加熱開關，電極對相應區域進行加熱。