一种风力机叶片用除冰装置及系统的制作方法

本申请涉及风力机叶片除冰领域，尤其涉及一种风力机叶片自动除冰系统。

背景技术：

1、在低温环境中运行的风力机叶片前缘极易发生结冰现象，而叶片前缘结冰会造成的功率损失、机组机械故障停机、覆冰抛落、降低使用寿命等问题。

2、目前，现有技术中防除冰的手段有：表面涂敷法、热气循环加热法、超声波方法、电加热方法，其中表面涂敷法采用的化学物质不能长时间停留在物体表面，除冰效果差；超声波方法、热气循环加热法在风力叶片大量使用复合材料的情况下，叶片较厚导致耗能量过大，并且需要人工监测结冰情况，进行手动除冰操作，综上所述，现有技术中存在以下技术问题：

3、1.除冰效果差；

4、2.消耗能量过大；

5、3.需要人工监测结冰情况，手动进行除冰操作。

技术实现思路

1、为了解决这一技术问题，本申请提供了一种风力机叶片用除冰装置及系统，该装置及系统对叶片前缘的除冰效果好、能量消耗小、自动监测结冰情况、自动进行除冰操作。

2、为实现本申请的目的，本申请通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本申请提供一种风力机叶片用除冰装置，包括：包裹在风力机叶片上的除冰套，及与除冰套连通的侧进气管路和侧放气管路，所述侧进气管路另一端与主进气管路连通，所述侧放气管路另一端与主放气管路连通，所述主放气管路端口连接有抽气泵，所述主进气管路端口连接有充气泵。

4、可选的，所述风力机叶片上包裹不止一个所述除冰套，每个所述除冰套连通单独的侧进气管路与侧放气管路。

5、可选的，所述充气泵功率大于所述抽气泵。

6、在一种可能的实现方式中，所述侧进气管路与所述侧放气管路位于叶片内部，穿设出叶片与除冰套连通，所述主进气管路和主放气管路用玻璃纤维布粘接固定在风力机叶片内部；所述侧进气管路和所述侧放气管路与所述叶片密闭穿设，所述侧进气管路和所述侧放气管路与所述除冰套密闭连通。

7、可选的，所述侧进气管路与所述侧放气管路穿设过叶片的缝隙处采用硅胶填充。

8、在一种可能的实现方式中，所述除冰套的材质为添加润滑剂的聚氨酯复合材料。

9、在一种可能的实现方式中，所述除冰套通过环氧树脂与叶片贴合包裹。

10、可选的，所述除冰套通过环氧树脂与叶片，完全贴合包裹叶片的从叶尖到叶根2/3区域。

11、第二方面，本申请提供一种用于上述风力机叶片用除冰装置的系统，包括：控制器及与其电信号连接的结冰监测系统、电磁阀、充气泵和抽气泵；

12、所述电磁阀安装在侧进气管路和侧放气管路上，用于根据控制器指令打开或关闭阀门；

13、所述结冰监测系统包括：远程数据采集器、数据解码装置；所述远程数据采集器用于采集风力机叶片的结冰图像数据，并发送至数据解码装置数据解码后再将解码后的数据发送给控制器；

14、所述控制器根据解码后的数据判断是否启闭充气泵、抽气泵和电磁阀。

15、可选的，所述远程数据采集器选用带防结冰保护装置的监测摄像头，保持结冰监测功能，并对叶片表面的结冰情况进行实时监测。

16、在一种可能的实现方式中，所述远程数据采集器固定连接在风力机轮毂与叶片叶根的连接位置。

17、在一种可能的实现方式中，所述数据解码装置、控制器、充气泵、和抽气泵均固定在风力机轮毂或检修箱内。

18、在一种可能的实现方式中，所述风力机叶片用除冰装置的系统还包括：与控制器电连接的气压监测传感器和电磁阀；

19、所述电磁阀安装在侧进气管路和侧放气管路上；

20、所述气压监测传感器设置在除冰套内，用于监测冰套内的气压，并将获取的气压数据发送至控制器，控制器根据获得的气压数据与解码后的数据结合后，判断是否打开或关闭电磁阀、充气泵和抽气泵。

21、可选的，所述气压监测传感器与控制器电连接，电缆穿过所述侧放气管路穿设过叶片的缝隙，与控制器连接，缝隙再采用硅胶填充。

22、在一种可能的实现方式中，所述除冰套不低于一个，且每一个除冰套上都安装有气压监测传感器，控制器根据获得的气压数据与解码后的数据结合后，判断是否打开或关闭与除冰套对应的电磁阀，以及充气泵和抽气泵。

23、在一种可能的实现方式中，所述主进气管路上还设有储气罐。

24、可选的，一种应用于上述风力机叶片用除冰系统的控制方法，包括：

25、所述控制器指示所述结冰监测系统周期性采集所述叶片前缘结冰情况的图像数据；

26、所述控制器接收到气压监测传感器检测到的除冰套内的气压数据；

27、所述结冰监测系统基于采集到的图像数据，判断所述叶片是否结冰，并将判断信息发送给控制器；

28、所述控制器在所述判断信息标识所述叶片结冰时，指示所述充气泵与所述抽气泵工作；在所述判断信息标识所述叶片未结冰且所述控制器接收到的上一个判断信息标识所述叶片结冰时，所述控制器指示所述充气泵停止工作；

29、所述控制器在接收到的所述除冰套的气压数据小于等于外界大气压数据时，指示抽气泵停止工作。

30、可选的，上述一种应用于上述风力机叶片用除冰系统的控制方法，还包括：

31、所述控制器接收所述气压监测传感器获取的气压数据与所述充气泵工作状态；

32、若所述气压数据大于等于第一气压，所述控制器控制侧放气管路上的电磁阀开启，所述侧进气管路上的电磁阀关闭；

33、若充气泵处于开启状态，且所述气压数据小于等于第二气压，所述控制器指示侧进气管路上的电磁阀开启，所述侧放气管路上的电磁阀关闭；

34、其中，所述第一气压为所述除冰套完全膨胀时的内部气压数据，所述第二气压小于等于所述第一气压数据的70％。

35、本申请提供的技术方案的技术效果如下：

36、本申请所述的自动除冰系统，采用远程结冰监测系统监测叶片结冰情况，控制器接收远程结冰监测系统传递的叶片结冰情况，与气压监测传感器传递的除冰套内气压数据，并控制充气泵、抽气泵及电磁阀，从而根据叶片表面结冰情况及时调整除冰套中的气压，将叶片表面冰层撑破成颗粒，破坏冰层的粘附，再利用空气动力或叶片转动的离心力让颗粒冰脱落，实现效果好、耗能少的自动除冰，并保证风机运行过程中叶片气动外形及载荷稳定性，同时，周期性交替的充放气动作，可让除冰套表面振动，达到更好的除冰效果。

技术特征：

1.一种风力机叶片用除冰装置，其特征在于，包括：包裹在风力机叶片上的除冰套(7)，及与除冰套(7)连通的侧进气管路(2)和侧放气管路(5)，所述侧进气管路(2)另一端与主进气管路(4)连通，所述侧放气管路(5)另一端与主放气管路(6)连通，所述主放气管路(6)端口连接有抽气泵(12)，所述主进气管路(4)端口连接有充气泵(10)。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片用除冰装置，其特征在于，所述侧进气管路(2)与所述侧放气管路(5)位于叶片(1)内部，穿设出叶片(1)与除冰套(7)连通，所述主进气管路(4)和主放气管路(6)用玻璃纤维布粘接固定在风力机叶片内部。

3.根据权利要求1所述的风力机叶片用除冰装置，其特征在于，所述除冰套(7)的材质为添加润滑剂的聚氨酯复合材料。

4.根据权利要求1所述的风力机叶片用除冰装置，其特征在于，所述除冰套(7)通过环氧树脂与叶片(1)贴合包裹。

5.一种应用在权利要求1-4任意一项所述风力机叶片用除冰装置上的系统，其特征在于，包括：控制器(9)及与其电连接的结冰监测系统(8)、充气泵(10)和抽气泵(12)；

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述远程数据采集器(801)固定连接在风力机轮毂(13)与叶片(1)叶根的连接位置。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据解码装置(802)、控制器(9)、充气泵(10)、和抽气泵(12)均固定在风力机轮毂或检修箱内。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：与控制器电连接的气压监测传感器和电磁阀(3)；

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述除冰套(7)不低于一个，且每一个所述除冰套(7)上都安装有所述气压监测传感器，所述控制器(9)根据获得的气压数据与解码后的数据结合后，判断是否打开或关闭与所述除冰套(7)对应的电磁阀(3)，以及充气泵(10)和抽气泵(12)。

技术总结
本申请提供一种风力机叶片用除冰装置及系统，包括：包裹在风力机叶片上的除冰套，及与除冰套连通的侧进气管路和侧放气管路，所述侧进气管路另一端与主进气管路连通，所述侧放气管路另一端与主放气管路连通，所述主放气管路端口连接有抽气泵，所述主进气管路端口连接有充气泵。该装置及系统具有除冰效果好、能量消耗小、自动监测结冰情况、自动进行除冰操作的有益效果。

技术研发人员：王阳,李天录,李秀明,刘国强,赵地,杨嘉耕
受保护的技术使用者：华能清能通榆电力有限公司
技术研发日：20221116
技术公布日：2024/1/12