一种风电机组防结冰保护装置及方法与流程

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种风电机组防结冰保护装置及方法。

背景技术：

1、风能是重要的绿色能源之一，在高原、寒冷、山脊、山顶的资源尤为丰富，有着巨大的开发价值，但是这些地方海拔高、湿度大、温度低，很容易引起风电机组叶片的结冰，叶片气动性能受结冰影响，一方面会导致叶片过载、叶片荷载分布不均，进而造成持续产出的风能受到较大的影响，因此，会采取一定的措施进行防结冰或者及时除冰。

2、现有技术中，通过机械方法时，会先将冰破碎，然后靠气流吹除，该方案效率低、工作强度大，且对叶片表面会产生一定的损害，或者采用加热除冰，利用各种电能或者热能加热物件，通过机身表面电气元件和金属器件通电加热进行表面快速除冰，该方式需要在叶片内部设置有导热空腔，布设面积广泛，因此需要消耗大量的能源，增加了建设成本，且对于已经结冰的情况下，除冰效率缓慢。

3、由此可见，现有的风电机组除冰措施，耗能较大，除冰效率较低，而且容易对叶片本体造成损坏。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种风电机组防结冰保护装置及方法，采用本装置及方法，能够节省能耗，除冰效率更高，对叶片本体不会产生损坏。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：

3、一种风电机组防结冰保护装置，包括：

4、设置于风电机组的叶片顶部的中部加热组件、设置于叶片的空腔两侧边上的边缘加热组件和设置于叶片外表面上的除冰组件；所述除冰组件在离心力作用下能够相对于叶片外表面向外凸起，用于排除叶片外表面上的覆冰。

5、进一步地，所述边缘加热组件包括插设于所述空腔侧边中的送气管道；所述送气管道一端连接有送风机构，另一端连接有热气流通管路，所述热气流通管路用于分别向所述叶片侧边的顶部和底部输送热气。

6、进一步地，所述送风机构包括与所述送气管道一端相连的遮罩，所述遮罩内设置有风扇；所述热气流通管路包括与所述送气管道另一端相连的热气通道，所述热气通道连接有顶部分流通道和底部分流通道；所述送气管道中阵列设置有多个加热环。

7、进一步地，所述顶部分流通道和所述底部分流通道的末端均设置有多个出风孔，多个所述出风孔均匀分布在所述叶片侧边的顶部和底部；所述顶部分流通道与所述叶片顶部表面平行设置，所述底部分流通道与所述叶片底部表面平行设置。

8、进一步地，所述边缘加热组件还包括设置于所述叶片上的边缘板，所述边缘板的侧边阵列有多个加热块。

9、进一步地，所述中部加热组件包括埋布于所述叶片顶部的壳体内的电加热板和线管，所述线管与所述电加热板相连；所述中部加热组件的两侧分别阵列设置多组所述除冰组件。

10、进一步地，所述叶片的顶部凸起处嵌装有导热层，所述电加热板与所述导热层贴合设置。

11、进一步地，所述除冰组件包括凸出机构和撞击机构；

12、所述凸出机构包括顶板，所述顶板位于所述叶片的卡槽内；所述顶板的底部交替设置有第一连接杆和第二连接杆；所述第一连接杆下端套设有牵引弹簧；所述第二连接杆下端连接有导向块；所述卡槽上设置有通孔；所述第一连接杆和所述第二连接杆分别穿过通孔，下端均位于所述空腔顶部的凹槽中；所述牵引弹簧的末端与凹槽的内壁固定连接；

13、所述撞击机构包括依次相连的缓冲弹簧、缓冲板、增重块、推杆和冲击锤；所述缓冲弹簧固定在所述凹槽的内壁上；所述冲击锤与所述导向块呈垂直设置。

14、进一步地，所述推杆上套设有导向支架，所述导向支架固定于所述凹槽的内壁上；所述冲击锤和所述导向块的接触面均为斜面，且当所述冲击锤和所述导向块配合时，两个斜面相互对齐，且所述冲击锤和所述导向块的长度相同。

15、一种风电机组防结冰保护方法，基于上述一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，包括：

16、采用边缘加热组件和中部加热组件将冰块的折弯连接处切断和融化，采用除冰组件借助叶片自身转动状态的切换，使得除冰组件相对于叶片外表面向外凸起，排除叶片外表面上的覆冰。

17、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

18、本发明提供一种风电机组防结冰保护装置，本装置采用了设置在空腔两侧边上的边缘加热组件以及设在叶片顶部的中部加热组件，可分别对叶片的侧边收窄处和中间隆起的位置进行针对性加热处理，减少了加热的面积，从而实现了节省能源的效果，并且将冰块的折弯连接处进行切断后，即可消除冰块之间的连接点位，可在冰块完全融化前使其自动滑落，达到了除冰和防结冰的效果；同时，本装置还设置了除冰组件，该除冰组件能够在离心力作用下，相对于叶片外表面向外凸起，即利用叶片自身转动状态的切换，使除冰组件向外凸起，进而对叶片的表面产生冲击，从而在不损坏叶片本体的前提下，提高了除冰效率；本装置原理和结构简单，便于拆装与运维，具有良好的推广应用价值。

19、优选地，本发明的边缘加热组件采用送气管道和送风机构，由送风机构向送风管道连接的热气流通管路送风，将热气最终输送至叶片侧边的顶部和底部。

20、进一步优选地，热气流通管路包括热气通道以及顶部分流通道和底部分流通道，这样，便于进行针对性加热处理；在送气管道中阵列设置了多个加热环，可持续输送热风。

21、优选地，边缘加热组件还包括设置在叶片上的边缘板，并在边缘板加装了多个加热块，进一步提升了除冰效率。

22、优选地，本发明的中部加热组件采用了埋布在叶片顶部的壳体内的线管和电加热板，并且在叶片的顶部凸起处嵌装了导热层，这样，电加热板将热量传递给导热层，再由导热层进一步传递给叶片，保证了除冰效果。

23、优选地，本发明的除冰组件包括顶板和冲击锤，在配合边缘加热组件和独立的中部加热组件进行加热融化的过程中，借助叶片表面的除冰组件，利用叶片自身转动状态的切换，使顶板向外凸起，对叶片的表面产生冲击，从而进一步促进冰块的脱离，且该结构均匀分散在叶片的表面各处，冲击时也是垂直向外凸起，因此不会对叶片本体产生损害，由于风力发电过程中，叶片部分进行转动，因此当顶部的叶片转动至底部时，通过产生的离心作用以及增重块将冲击锤快速下压，直至与导向块的斜面接触，即可将导向块向外推出，导向块利用第二连接杆将顶板向外推出，从而实现对表面覆冰的冲击排除效果，完成该次冲击后，随着叶片的继续转动，直至转动到顶部，即可再次将冲击锤着增重块移动到远离导向块的位置，以便于进行后续的冲击作用；这样，在不损坏叶片本体的前提下，提高了除冰效率。

24、本发明还提供一种风电机组防结冰保护方法，基于上述风电机组防结冰保护装置，采用本方法能够使得风电机组防结冰保护措施节省能耗，除冰效率更高，且对叶片本体不会产生损坏。

技术特征：

1.一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述边缘加热组件(3)包括插设于所述空腔(2)侧边中的送气管道(6)；所述送气管道(6)一端连接有送风机构，另一端连接有热气流通管路，所述热气流通管路用于分别向所述叶片(1)侧边的顶部和底部输送热气。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述送风机构包括与所述送气管道(6)一端相连的遮罩(7)，所述遮罩(7)内设置有风扇(8)；所述热气流通管路包括与所述送气管道(6)另一端相连的热气通道(10)，所述热气通道(10)连接有顶部分流通道(11)和底部分流通道(12)；所述送气管道(6)中阵列设置有多个加热环(9)。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述顶部分流通道(11)和所述底部分流通道(12)的末端均设置有多个出风孔(14)，多个所述出风孔(14)均匀分布在所述叶片(1)侧边的顶部和底部；所述顶部分流通道(11)与所述叶片(1)顶部表面平行设置，所述底部分流通道(12)与所述叶片(1)底部表面平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述边缘加热组件(3)还包括设置于所述叶片(1)上的边缘板(13)，所述边缘板(13)的侧边阵列有多个加热块(5)。

6.根据权利要求1所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述中部加热组件(4)包括埋布于所述叶片(1)顶部的壳体内的电加热板(18)和线管(17)，所述线管(17)与所述电加热板(18)相连；所述中部加热组件(4)的两侧分别阵列设置多组所述除冰组件(5)。

7.根据权利要求6所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述叶片(1)的顶部凸起处嵌装有导热层(16)，所述电加热板(18)与所述导热层(16)贴合设置。

8.根据权利要求1所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述除冰组件(5)包括凸出机构和撞击机构；

9.根据权利要求8所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，所述推杆(29)上套设有导向支架(30)，所述导向支架(30)固定于所述凹槽(32)的内壁上；所述冲击锤(31)和所述导向块(23)的接触面均为斜面，且当所述冲击锤(31)和所述导向块(23)配合时，两个斜面相互对齐，且所述冲击锤(31)和所述导向块(23)的长度相同。

10.一种风电机组防结冰保护方法，基于权利要求1-9任一项所述的一种风电机组防结冰保护装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种风电机组防结冰保护装置及方法，属于风力发电领域，本装置设置了边缘加热组件以及中部加热组件，可分别对叶片的侧边收窄处和中间隆起的位置进行针对性加热处理，减少了加热的面积，从而实现了节省能源的效果，并且将冰块的折弯连接处进行切断后，即可消除冰块之间的连接点位，可在冰块完全融化前使其自动滑落，达到了除冰和防结冰的效果；同时，本装置还设置了除冰组件，该除冰组件能够在离心力作用下，相对于叶片外表面向外凸起，即利用叶片自身转动状态的切换，使除冰组件向外凸起，进而对叶片的表面产生冲击，从而在不损坏叶片本体的前提下，提高了除冰效率；本装置原理和结构简单，便于拆装与运维，具有良好的推广应用价值。

技术研发人员：李媛,唐烂芳,文军,吴忠伟,孟秀俊,陈宫,汪德军,胡辉,詹彪,朱玉瑞,吴孝伟,刘勇
受保护的技术使用者：华能威宁风力发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14