CN102562479A - 一种大型风机叶片除冰系统及其方法 - Google Patents

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侯芹芹
任伟华
胡二乐
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Abstract

本发明涉及一种大型风力发电机组叶片的除冰系统，包括：测温传感器、控制系统、包括抽风机和加热器的除冰组件，测温传感器置于叶片内部的测温传感器实时监测叶片温度，将温度信号传输至控制系统，叶片温度过低时，控制系统使抽风机和加热器作用，抽风机将冷空气抽出，热空气在叶片内部热循环，从而升高叶片温度，除去叶片表面冰层。本发明采用的测温传感器的精确程度高，可以及时发现叶片温度的变化，提高了叶片结冰状况的检测的可靠性；根部加热器和抽风机，可以快速升高叶片温度，达到除去叶片冰层的目的。

Description

一种大型风机叶片除冰系统及其方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的叶片除冰系统。
背景技术
随着世界范围内能源危机的爆发，风能等可再生能源得到越来越多的关注，作为提高风能利用率和发电效益的有效途径，风力发电机单机容量不断向大型化发展。
风力发电就是把风的动能转化为电能的一种发电方式，风力发电所需要的装置称作风力发电机组(一下简称风机)，一般包括风轮、发电机和塔筒三部分。风机的工作环境在风力资源较为丰富的室外，在空气温度较低或者湿度较大的情况，风机叶片上可能出现结霜、结冰情况。风机叶片结冰导致叶片气动外形改变是影响风力机安全可靠性的主要因素之一，桨叶大量覆冰时，使风力机的效率降低，机组的输出功率减小，严重覆冰时还将导致风力发电机组非计划停机，影响电网系统的安全稳定运行。因此，能够有效地检测风机叶片的结冰状况，从而能够及时除冰，对于风机发电系统意义重大。
现有的除冰技术及存在的不足：在一种典型的风机叶片的除冰装置中，利用不同类型风速计算出信号的偏差判定风机结冰状况，或者通过检测叶片质量的变化判定风机结冰的状况。这些检测风电机组或叶片结冰状况的方法，可能出现叶片未结冰而误判为叶片结冰的情况出现，也会出现叶片已经结冰但未达到严重程度而误判为叶片未结冰的情况，因此结果的可靠性较差。因此，如何提高风机中检测叶片结冰状况的可靠性，从而能够及时防冻、除冰，成为本领域技术人员亟须解决的问题。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种用于风机叶片的除冰系统，其能够较为准确地检测和判断出叶片的温度情况，并能预防叶片结冰条件出现，阻止叶片结冰，其除冰安全性和可靠性高并且可以大规模应用于风机叶片。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组的叶片除冰系统，包括测温传感器、控制系统、、除冰组件。除冰组件位于叶片根部，其包括进行抽风热循环的抽风机和加热器。
所述测温传感器用于实时监测所述风力发电机组的叶片的温度值，并将所述温度值反馈到控制系统，所述控制系统将所述温度值和预设温度值进行比较和计算后，控制所述抽风机和根部加热器的动作；所述抽风机和加热器用于在所述控制系统的控制下对叶片加热升温，从而使叶片温度，达到清除所述叶片上的冰层的目的。
该除冰系统还包括位于叶片前缘和后缘之间的隔板结构，隔板结构将叶片内腔分隔为两部分，这两部分内腔在叶尖处相通，抽风机和加热器可调换地位于叶片根部的前缘和后缘处，有利于热循环通道的形成，提高热循环效率。
测温传感器位于靠近叶尖部位的叶片壳体的内部。
测温传感器是热电偶或包括热电偶和分析软件的检测分析元件。
本发明还提供一种使用上述叶片除冰系统进行除冰的方法，包括如下步骤：所述测温传感器实时监测风力发电机组的叶片的温度值，并将所测温度值反馈到控制系统；控制系统将所测温度值和预设温度值进行比较和计算后，控制所述抽风机和加热器的动作；所述抽风机和加热器在所述控制系统的控制下对叶片加热升温，直至叶片内部测温传感器所检测的温度值高于预设温度值后，加热器对叶片停止加热。
本发明专利较先前技术存在的优点：测温传感器将检测到的温度值传输至控制系统，控制系统接收到叶片实际温度值后，与预设温度值相比较，通过接收到的叶片实际温度值与预设温度值的匹配程度，判断叶片的结冰状况，预设温度值的精确程度较高，从而保证了结冰问题的及时发现，提高了结冰状况检测的可靠性。通过控制系统内的预设温度值，可以在叶片表面温度达到结冰点前，启动根部加热器和抽风机，加热叶片，提高叶片温度，破坏叶片表面的结冰条件，可以保持风机持续高效工作；此发明专利在叶片前后缘之间添加了隔板结构，有利于热循环通道的形成，达到快速升高叶片温度的目的。
附图说明
图1为本发明提供用于风力发电机组的叶片除冰系统具体实施方式的原理框图；
图2为本发明提供用于风力发电机组的叶片除冰系统具体实施方式的结构示意图；
图中所示标记如下：1-抽风机；2-根部加热器；3-空气流向；4-测温传感器；5-叶片尖部；6-叶片前缘；7-叶片隔板结构；8-叶片后缘；9-叶片；10-叶片根部。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于风力发电机组的叶片除冰系统，其能够较为准确地检测和判断出叶片的结冰程度，具有较高的检测可靠性。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供风力发电机组具体实施方式的原理框图；图2为本发明提供用于风力发电机组的叶片除冰系统具体实施方式的示意图。
在具体实施方式中，本发明所提供的叶片除冰系统用于风力发电机组，该风力发电机组包括机舱、支撑机舱的塔筒和安装于机舱上的叶片9。叶片除冰系统包括测温传感器、控制系统以及叶片根部抽风机和加热器：其中，测温传感器4用于实时监测风力发电机组的叶片9的实际温度值，并将所述温度值反馈到控制系统，所述控制系统将所述实际温度值和预设温度值进行比较和计算后，控制抽风机和根部加热器的动作；所述抽风机和根部加热器用于在所述控制系统的控制下使叶片温度升高，达到清除叶片9上的冰层的目的。
上述测温传感器4可以为热电偶，也可以为包括热电偶和分析软件的检测分析元件，测温传感器4位于叶片的叶尖部位5，用于实时检测叶片9的表面和内部温度。叶片9表面的温度传感器4所包括的热电偶将实时温度值传输给控制系统，由控制系统比较预设温度值，若温度值低于预设温度值时，控制系统2作用于叶片根部加热器2和抽风机1，抽风机1将叶片9内冷空气抽出，根部加热器2加热的热空气进入，形成一个热循环通道进行热交换，加热叶片9，使叶片温度升高，去除叶片9表面冰层；在加热过程中，叶片9内部的测温传感器4将叶片9的温度值实时传输给控制系统，若叶片实际温度值高于预设温度值时，控制系统作用于根部加热器和抽风机，使其降低加热功率或暂停加热，直至叶片9内部测温传感器4所检测的温度值高于预设温度值后，根部加热器对叶片9停止加热；在叶片前缘6和叶片后缘8之间加的隔板结构7将叶片内腔分隔为两部分，这两部分内腔在叶尖处相通，有利于加热过程中热空气进入，冷空气抽出的热循环通道的形成，达到更好的热循环的效果。

Claims (5)

1.一种用于大型风力发电机组的叶片除冰系统，包括测温传感器，控制系统，除冰组件，其特征在于：除冰组件位于叶片根部，包括进行抽风热循环的抽风机和加热器。
2.根据权利要求要求1所述的叶片除冰系统，其特征在于：还包括位于叶片前缘和后缘之间的利于叶片快速升温的隔板结构，隔板结构将叶片内腔分隔为两部分，这两部分内腔在叶尖处相通；抽风机和加热器可调换地位于叶片根部的前缘和后缘处。
3.根据权利要求1或2所述的叶片除冰系统，其特征在于：测温传感器位于靠近叶尖部位的叶片壳体的内部。
4.根据权利要求1或2所述的叶片除冰系统，其特征在于：测温传感器是热电偶或包括热电偶和分析软件的检测分析元件。
5.一种使用权利要求1-4任一所述叶片除冰系统进行除冰的方法，包括如下步骤：所述测温传感器实时监测风力发电机组的叶片的温度值，并将所测温度值反馈到控制系统；控制系统将所测温度值和预设温度值进行比较和计算后，控制所述抽风机和加热器的动作；所述抽风机和加热器在所述控制系统的控制下对叶片加热升温，直至叶片内部测温传感器所检测的温度值高于预设温度值后，加热器对叶片停止加热。
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