一种风机叶片结冰厚度远程监测系统

1.本实用新型涉及风电叶片除冰，尤其涉及一种风机叶片结冰厚度远程监测系统。


背景技术：

2.当前风电行业普遍面临着由于天气的原因所造成的风力发电机叶片发生的结冰问题。结冰会改变叶片空气运动的几何形状产生反向力矩从而降低产能造成能量损失，也会由于额外的共振造成疲劳损伤降低了叶片的使用寿命。除了上述所说的主要方面外，还存在着由于覆冰的原因会造成监测系统、风速测量仪、风向标和传感器测量上的失灵，并且，由于叶片的离心作用造成冰被大块脱落所带来的安全问题等潜在隐患。目前普遍应对结冰现象所采取的手段为利用系统加热的方式，使叶片外表面附着的冰层完全融化成水。而在实际的运行工况下，完全可以只需对冰层消除适当厚度在借助离心的作用从而达到冰层消除的目的。
3.因此，当前市面上普遍需求可以精确远程监测风力发电机叶片上冰层厚度的系统。不仅可以具体监测出开始发生结冰现象叶片外表面冰层的发展情况，而且在进行如气热除冰系统的处理时可以精确监测出冰层厚度的变化，从而判断出是否要达到设计除冰厚度，根据以上的监测信息可以反馈给利用热能的方式设计的除冰系统控制其开关的时间点，最终达到能源的合理利用的目的。


技术实现要素：

4.本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种风机叶片结冰厚度远程监测系统。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，其特征在于，包括风力发电机叶片；风力发电机每片叶片的s面与p面上、由轮毂至尖端均依次设置有最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽；所述最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽内各布置有一结冰传感器。
6.进一步地，所述最大弦长凹槽位于风力发电机叶片的s面或p面的最大弦长部位；叶片展向中心凹槽位于风力发电机叶片的s面或p面的叶片展向中心部位；叶片尖端凹槽位于叶片尖端。
7.进一步地，所述结冰传感器与布置于叶片根部内表面处的结冰控制系统通过电线连接。结冰控制系统采用2g-4g兼容通信，与云平台无线连接。
8.进一步地，所述凹槽内（也即叶片主梁上）安装有电动推杆，电动推杆的杆体端部与结冰传感器相连。
9.进一步地，翼型主梁设置有通往叶片内部两腹板的孔洞，并将电线固定于主梁内蒙皮上，电线通过孔洞通往叶片根部。
10.与现有技术相比本实用新型有益效果。
11.本实用新型风机叶片结冰厚度远程监测系统，包括：位于叶片最大现场等部位的
结冰传感器，位于叶片凹槽内部的小型电动推杆，便于根据实际外界环境情况来调节结冰传感器的工作状态，位于叶片两腹板中间空间的电线将采集的信号输送给位于叶片根部的结冰控制系统，最终将结冰信息上传给云平台实现远程结冰厚度监测的目的。本实用新型为当前普遍存在的利用热能的方式除冰的系统提供了结冰厚度监测的条件，为其何时开关系统提供了信息，从而更为精确的减少能量不必要浪费，合理利用能源。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
13.图1是具体实施例风机叶片结冰厚度远程监测的装置系统的示意图。
14.图2是具体实施例翼型截面的结冰传感器布置示意图。
15.图3是具体实施例结冰传感器与主梁具体安装方式的示意图。
16.图中，1轮毂、2风力发电机叶片、3结冰控制系统、4最大弦长凹槽、5叶片展向中心凹槽、6叶片尖端凹槽、7电线、8主梁、9腹板、10主梁内蒙皮、11弧形顶盖、12小型电动推杆、13冰、14主梁孔洞、15结冰传感器。
具体实施方式
17.叶片2的p面(迎风面)、s面(背风面)。
18.如图1-3所示，本实用新型结冰传感器15布置于叶片最大弦长处、叶片展向中点处和叶片尖端的凹槽处。结冰传感器15完全暴露环境一同发生结冰现象时可以监测叶片2外表面结冰的厚度，并经过电线7将信号传递给位于叶片2根部内表面放置的结冰控制系统3。采用螺栓的形式将小型电动推杆12（即推杆底座）与叶片2相连，并且凹槽在小型电动推杆12完全收回的时候结冰传感器15正好完全位于叶片2内部。当外界产生结冰环境时，所述小型电动推杆12可将结冰传感器15完全送至叶片2外表面。结冰控制系统3可以支持2g-4g兼容通信，保证数据可以实时传输至云平台输出冰层厚度信息。由翼型主梁8部位作出通往叶片2内部两腹板9所组成的封闭空间的孔洞14，并将电线7固定于主梁内蒙皮10上进而通往叶片2根部，传输电信号。
19.具体地，风力发电机轮毂1上固定有风力发电机轮毂部位的风力发电机叶片2。结冰控制系统3布置于叶片根部的内表面处，接收结冰传感器15所传输过来的结冰信号。所述的结冰传感器15分别布置于风力发电机叶片的s面与p面的最大弦长部位、叶片展向中心部位以及叶片尖端部位处。部位均需与叶片的翼型主梁8处切割出孔洞使结冰传感器15能完全缩进叶片内部。结冰传感器15采用有线端口直连的方式，利用电线7输送结冰信息给结冰控制系统3。所述的凹槽皆布置于风力发电机叶片2的主梁8部位，并且在叶片的s面与p面皆布置结冰传感器3。所述电线7经过主梁孔洞14引入两腹板9所组成的封闭空间，并将其固定于叶片主梁内表面蒙皮10上，引导电线7通向叶片的根部。所述的结冰控制系统3可以支持2g-4g兼容通信，保证数据可以实时传输至云平台输出冰层厚度信息，达成远程监控的目的。
20.优选方案一、结冰传感器上表面的弧形顶盖11保护其不受外界杂物的撞击损伤。
21.优选方案二、当外界环境温度低于0℃时小型电动推杆12将结冰传感器送出凹槽
使其完全暴露于结冰环境当中，与外界一同发生结冰现象。
22.如图3所示，风力机叶片结冰传感器具体安装情况如下所述。结冰传感器3上部布置一个圆弧形的顶盖11，用来保护结冰传感器3不会因受到外界杂物袭来而对其造成损伤，并且发生结冰的环境时间占比全年来说不到1/4，在不需要采集结冰信息的时候可以采用小型电动推杆12来将结冰传感器3缩至凹槽内部。所述小型电动推杆12底座采用螺栓的形式来与叶片相连。当外界环境低于0℃的时候操纵小型电动推杆12将结冰传感器3推出凹槽，使其完全暴露于外界结冰环境当中使之与叶片同步进行结冰，从而对冰13的厚度进行监测。电线7经过主梁孔洞14伸至叶片内部进而传输电信号。
23.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种风机叶片结冰厚度远程监测系统，包括风力发电机叶片；其特征在于：风力发电机每片叶片的s面与p面上、由轮毂至尖端均依次设置有最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽；所述最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽内各布置有一结冰传感器。2.根据权利要求1所述的一种风机叶片结冰厚度远程监测系统，其特征在于：所述最大弦长凹槽位于风力发电机叶片的s面或p面的最大弦长部位；叶片展向中心凹槽位于风力发电机叶片的s面或p面的叶片展向中心部位；叶片尖端凹槽位于叶片尖端。3.根据权利要求1所述的一种风机叶片结冰厚度远程监测系统，其特征在于：所述结冰传感器与布置于叶片根部内表面处的结冰控制系统通过电线连接；结冰控制系统采用2g-4g兼容通信，与云平台无线连接。4.根据权利要求1所述的一种风机叶片结冰厚度远程监测系统，其特征在于：所述凹槽内安装有电动推杆，电动推杆的杆体端部与结冰传感器相连。5.根据权利要求1所述的一种风机叶片结冰厚度远程监测系统，其特征在于：翼型主梁设置有通往叶片内部两腹板的孔洞，并将电线固定于主梁内蒙皮上，电线通过孔洞通往叶片根部。

技术总结
本实用新型涉及风电叶片除冰，尤其涉及一种风机叶片结冰厚度远程监测系统。为当前普遍存在的利用热能的方式除冰的系统提供了结冰厚度监测的条件，更为精确的减少能量不必要浪费，合理利用能源。包括风力发电机叶片；风力发电机每片叶片的S面与P面上、由轮毂至尖端均依次设置有最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽；所述最大弦长凹槽、叶片展向中心凹槽、叶片尖端凹槽内各布置有一结冰传感器。叶片尖端凹槽内各布置有一结冰传感器。叶片尖端凹槽内各布置有一结冰传感器。


技术研发人员：郑皓成 周勃 张雪岩 李慧
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/4/8