一种风力叶片分段式电加热装置

本发明涉及风力发电机叶片除冰，特别是涉及一种风力叶片分段式电加热装置。

背景技术：

1、防除冰技术目前已经引起了多领域的重视。由于风电机组长期暴露在自然环境中，受环境和气候的影响很大，其中叶片覆冰是影响机组安全和发电量的最主要因素。叶片覆冰会导致叶片翼型的改变，影响机组出力，严重时会导致机组停机并产生较大的功率曲线偏差，造成发电量损耗，并会影响叶轮的平衡，导致叶片及传动部件载荷不均匀，影响机组的使用寿命和运行安全。此外，由于风机旋转导致覆冰的脱离会危害周围人口和财产的安全。因此，针对风力发电机进行防除冰是十分紧迫而又必要的。

2、现有的用于风机叶片的防结冰系统，主要分为两类：依赖于能量输入的主动防冰方式或仅依靠涂层的被动防冰方式。被动方式耐久性差且在雨雪等动态环境中无法有效实现防冰。主动方式主要可分为两种：气热防冰和电热防冰。相比于气热防冰，电热防冰更为高效稳定，但现有的电热系统均利用单一的电极对加热区域进行均匀加热，然后实际上，由于叶片弧度的影响，导致各区域的积冰状况以及积冰难易程度并不相同，极易导致除冰不完全与能量浪费。

3、基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风力叶片分段式电加热装置，以解决上述现有技术存在的问题，高效节能。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种风力叶片分段式电加热装置，包括电加热涂层和多个电极组，叶片上的整体加热区域分为多段待加热区域，所述电加热涂层设置于叶片的多段待加热区域上，多个所述电极组均与所述电加热涂层连通，一个所述电极组对应于一个所述待加热区域，任意一个所述电极组均与电源能够通断的连接。

4、优选的，所述电极组包括供电正电极、供电负电极、子正电极和子负电极，所述待加热区域相对的两端分别设置所述供电正电极和所述供电负电极，所述子正电极和所述子负电极设置有多条，所述子正电极的一端和所述供电正电极连接，另一端向所述供电负电极延伸，所述子负电极的一端和所述供电负电极连接，另一端向所述供电正电极延伸，多条所述子正电极和所述子负电极交叉设置。

5、优选的，任意相邻的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔不完全相同，所述叶片的冷负载大的区域上布设的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔小于冷负载小的区域上布设的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔。

6、优选的，所述电极组设置于所述电加热涂层下方。

7、优选的，还包括总正电极和总负电极，所述总正电极和所述总负电极设置于所述整体加热区域相对的两侧，所述总正电极能够和所述供电正电极连通，所述总负电极能够和所述供电负电极连通。

8、优选的，所述待加热区域为连续区域且位于所述叶片的前部分，所述待加热区域沿着所述叶片的展向延伸布设。

9、优选的，所述电加热涂层能够采用石墨烯电热层、碳纳米管电热层、石墨电热层、金属电热层或ptc电热层。

10、优选的，通过mos管控制所述电极组与所述电源之间的通断。

11、优选的，各电极能够为铜电极、铝电极、金电极或银电极。

12、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

13、本发明提供的风力叶片分段式电加热装置将叶片上的整体加热区域分块并进行独立加热，实际应用时，可通过结冰传感器来检测结冰区域以及结冰程度，而后通过控制结冰区域的电极组工作，以实现除冰，未结冰区域或结冰少的区域不进行加热，以实现节能效果。

14、另外，通过控制子正电极和子负电极之间的间隔来实现不同区域多功率加热，在易结冰位置应布置具有较小电阻的电热涂层，使其在相同供电状况下，发热较多，提高效率的同时降低能耗。

技术特征：

1.一种风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：包括电加热涂层和多个电极组，叶片上的整体加热区域分为多段待加热区域，所述电加热涂层设置于叶片的多段待加热区域上，多个所述电极组均与所述电加热涂层连通，一个所述电极组对应于一个所述待加热区域，任意一个所述电极组均与电源能够通断的连接。

2.根据权利要求1所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：所述电极组包括供电正电极、供电负电极、子正电极和子负电极，所述待加热区域相对的两端分别设置所述供电正电极和所述供电负电极，所述子正电极和所述子负电极设置有多条，所述子正电极的一端和所述供电正电极连接，另一端向所述供电负电极延伸，所述子负电极的一端和所述供电负电极连接，另一端向所述供电正电极延伸，多条所述子正电极和所述子负电极交叉设置。

3.根据权利要求2所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：任意相邻的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔不完全相同，所述叶片的冷负载大的区域上布设的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔小于冷负载小的区域上布设的所述子正电极和所述子负电极之间的间隔。

4.根据权利要求1所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：所述电极组设置于所述电加热涂层下方。

5.根据权利要求2所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：还包括总正电极和总负电极，所述总正电极和所述总负电极设置于所述整体加热区域相对的两侧，所述总正电极能够和所述供电正电极连通，所述总负电极能够和所述供电负电极连通。

6.根据权利要求1所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：所述待加热区域为连续区域且位于所述叶片的前部分，所述待加热区域沿着所述叶片的展向延伸布设。

7.根据权利要求1所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：所述电加热涂层能够采用石墨烯电热层、碳纳米管电热层、石墨电热层、金属电热层或ptc电热层。

8.根据权利要求1所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：通过mos管控制所述电极组与所述电源之间的通断。

9.根据权利要求5所述的风力叶片分段式电加热装置，其特征在于：各电极能够为铜电极、铝电极、金电极或银电极。

技术总结
本发明提供一种风力叶片分段式电加热装置，涉及风力发电机叶片除冰技术领域，包括电加热涂层和多个电极组，叶片上的整体加热区域分为多段待加热区域，所述电加热涂层设置于叶片的多段待加热区域上，多个所述电极组均与所述电加热涂层连通，一个所述电极组对应于一个所述待加热区域，任意一个所述电极组均与电源能够通断的连接。本发明提供的方案高效节能。

技术研发人员：陈华伟,刘晓林,王泽林澜,赵泽辉,朱彦曈,陈济琛
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15