CN106014881A - 一种风力发电机叶片清洁装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机叶片清洁装置及其使用方法，所述装置包括放布系统、收布系统和随形夹具；所述放布系统、收布系统分别具有清洁布的放、收功能，清洁布与风力发电机叶片表面接触并沿叶片周向进行清洁，所述随形夹具的内腔具有多个可伸缩臂，所述多个可伸缩臂用于约束清洁布位置及夹持风力发电机叶片并使清洁布与叶片表面随形；使用时，使风力发电机处于停机状态，待清洁的叶片竖直向下进行清洁；本发明利用清洁布与随形夹具贴合，使清洁布与叶片表面随形接触，接触面积大，大大提高了清洁效率且无二次污染，另外，通过设置内置有风力发电机叶片三维外形数据库的控制系统，进一步提高了其智能化程度，适于推广应用。

Description

一种风力发电机叶片清洁装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机叶片清洁装置及其使用方法。

背景技术

风力发电设备是依靠风机叶片捕捉风能，通过机械能转化成电能，叶片捕捉风能多少直接决定风力发电设备产出的电能。在役风机在运转过程中暴露在大气中，受到风沙、雨水、昆虫、阳光等各种气候条件下的腐蚀，数年时间叶片就会被污染到严重程度，污染的叶片不仅腐蚀叶片表面甚至主体结构，而降低叶片结构强度；也大大影响风机叶片翼型的性能，降低叶片捕捉风能能力，故定期清理在役风机叶片是行业必然趋势，而目前行业多数采用人工清理或者较为简易装置清理，远不能满足行业市场需要。

天津昊川新能源科技有限公司申请的一种风电叶片表面清洁装置(申请号：CN201410408544.1)设计提供一种风电叶片表面清洁装置，实现了大型风电叶片机械化清洗，采用自带水箱和清洗筒，通过滚擦清洁柱接触叶片表面实现清洁功能。该方案可实现机械化清洁，但滚擦清洁柱与叶片表面是线接触，比较难以做到高效清洁；采用水清洗，不仅浪费大量水同时也产生污水，若丢弃在风场存在污染环境问题，若运输到专门污水处理厂则产生较多费用。

由此可见，上述现有的风力发电机叶片清洁装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种智能、环保且清洁效率高的风力发电机叶片清洁装置,成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种智能、环保且清洁效率高的风力发电机叶片清洁装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种风力发电机叶片清洁装置，包括放布系统、收布系统和随形夹具；所述放布系统、收布系统之间的清洁布用于与风力发电机叶片表面接触并沿叶片周向进行清洁，所述随形夹具的内腔具有多个可伸缩臂，所述多个可伸缩臂用于约束清洁布位置及夹持风力发电机叶片并使清洁布与叶片表面随形。

进一步地，所述随形夹具包括工装横梁、工装竖梁，所述工装横梁、工装竖梁组合形成夹具框架，所述可伸缩臂安装在夹具框架内部；所述工装竖梁可伸缩滑动以控制整个随形夹具内腔尺寸。

进一步地，还包括内置有风力发电机叶片三维外形数据的控制系统；所述控制系统与随形夹具连接。

进一步地，所述可伸缩臂内侧一端安装有万向节。

进一步地，所述万向节表面设置有软体材料层。

进一步地，所述放布系统包括放布支架及所述的清洁布；所述收布系统包括收布卷轮及与收布卷轮连接的电机；所述清洁布一端卷在放布支架上，另一端卷在收布卷轮上，通过收布系统的收布卷轮转动带动清洁布运动，清洁布中间用于与风力发电机叶片表面接触以实现叶片表面清洁功能。

进一步地，所述放布系统还包括张力控制轮，所述张力控制轮设置在放布支架与随形夹具之间，所述清洁布绕过张力控制轮，以控制清洁布的张力大小。

进一步地，所述清洁布为预浸清洁剂的清洁布。

进一步地，还包括叶片展向位移系统，所述叶片展向位移系统包括卷扬电机、定滑轮及吊绳；所述定滑轮用于安装在风力发电机机舱上，所述卷扬电机安装在随形夹具上，所述吊绳一端连接卷扬电机，另一端连接在收、放布系统一侧；使卷扬电机与收、放布系统分别位于待清洁叶片的两侧；所述卷扬电机与控制系统连接。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述风力发电机叶片的清洁方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

上述风力发电机叶片清洁装置的使用方法，包括：(1)使风力发电机处于停机状态，待清洁的叶片竖直向下；(2)叶片清洁实施过程从叶根0m逐步向叶尖方向移动，清洁装置的随形夹具从叶根到叶片展向的每个位置时，控制系统从内置的叶片三维外形数据库中，自动得出叶片截面对应的随形夹具内腔尺寸、可伸缩臂位置以及其臂长，进行定位；定位完成后进行该展向位置的周向清洁，在确保叶片截面周向清洁完成后再进行下一个展向位置清洁；(3)完成一支叶片的清洁工作后，退出，第2、3支叶片再分别旋转至竖直状态，重复上述清洁步骤，直至完成清洁工作。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

(1)效果好。本发明的清洁装置，使清洁布与叶片外形贴合紧密，可实现叶片表面无遗漏清洁。在役风机叶片前缘污染较为严重，并且翼型前缘对污染十分敏感。本发明设计方案确保叶片前缘清洁效果佳，故叶片前缘为深度清洁，使清洁后的风机叶片恢复新制造叶片的气动性能。

(2)智能化。本发明采用智能化控制技术，预先将叶片三维几何外形数据存入控制系统，根据随形夹具所在叶片展向位置，即可判断叶片弦长、厚度大小，以及可伸缩臂水平位置等参数，同时反馈给执行机构-随形夹具，使夹具的长度、宽度以及可伸缩臂调整到合适位置，确保清洁布与叶片表面贴合紧密，可实现完全智能化。

(3)环保好。本发明设计的清洁工具为清洁布，其可预浸清洁剂，达到一种半干状态，不浪费宝贵水资源，同时不会对风场土壤以及植物造成二次污染。

(4)效率高。本发明是采用清洁布与叶片截面完全包裹接触，接触面积大，清洁布实现叶片展向和周向两个正交方向的运动，大大提高清洁效率。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种风力发电机叶片清洁装置的部分结构示意图；

图2是本发明一种风力发电机叶片清洁装置的使用状态示意图。

具体实施方式

本发明的一种风力发电机叶片清洁装置，应用在风电机组停机状态，被清洁叶片保持在竖直向下的方位进行叶片清洁。该清洁装置主要由放布系统、收布系统、随形夹具、控制系统等组成。放布系统、收布系统分别具有清洁布的放、收功能，清洁布用于与风力发电机叶片表面接触并沿叶片周向进行清洁，随形夹具的内腔具有多个可伸缩臂，多个可伸缩臂用于约束清洁布位置及夹持风力发电机叶片并使清洁布与叶片表面随形。本发明主要是利用清洁布与随形夹具贴合，使清洁布与叶片表面随形接触，接触面积大，大大提高了清洁效率且无二次污染。

下面结合图1、图2进行具体展开说明。

如图1所示，本发明的风力发电机叶片清洁装置，放布系统包括放布支架1、张力控制轮2、清洁布3；随形夹具包括工装横梁4、工装竖梁5、可伸缩臂6及安装在可伸缩臂前端的万向节7；收布系统包括收布卷轮9及与收布卷轮9连接的电机10；为了提高智能化程度，上述清洁装置还包括内置有风力发电机叶片三维外形数据库的控制系统11。

上述清洁装置各部件之间的连接配合关系为：清洁布3一端卷在放布支架1上，再依次经过张力控制轮2(其设置在放布支架1与随形夹具之间，用于控制清洁布的张力大小)以及叶片8周向，另一端卷在收布卷轮9上，通过收布卷轮9转动带动清洁布3运动。

上述随形夹具中的工装横梁4、工装竖梁5组合形成夹具框架，可伸缩臂6安装在夹具框架内部；工装竖梁5可伸缩滑动，控制系统11与随形夹具连接，控制系统11存有叶片三维外形数据，根据随形夹具所在的叶片展向方向位置，可知叶片形状数据，由此控制随形夹具内腔尺寸和可伸缩臂6位置以及其臂长，可使随形夹具与叶片8随形较好。

上述风力发电机叶片清洁装置主要是沿叶片周向进行清洁，该清洁装置可在生产时同时配置有叶片展向位移系统，或者生产时不配置，仅在使用时再另配一套叶片展向位移系统。具体配合图2所示，上述叶片展向位移系统包括卷扬电机19、定滑轮18及吊绳17，吊绳17优选钢丝绳。使用时，风力发电机处于停机状态，将定滑轮18固定在风力发电机机舱13上，机舱13位于塔架14上，卷扬电机19安装在随形夹具上，吊绳17一端连接卷扬电机19，另一端连接在收、放布系统15一侧的悬挂点16上；使卷扬电机19与收、放布系统15分别位于待清洁叶片8的两侧，保持尽量平衡，若出现不平衡现象，可对连接在随形夹具侧的配重托盘20中的配重块21进行增减，以确保整个装置的平衡。

叶片清洁实施过程从叶根0m逐步向叶尖方向移动，直至实现整个叶片清洁，卷扬电机19控制沿叶片展向的清洁速度，电机10控制沿叶片截面周向的清洁速度。清洁装置的随形夹具从叶根到叶片展向的每个位置时，确保叶片截面周向清洁完成后再进行下一个展向位置清洁，这样确保清洁布即周向运动又沿叶片展向运动，两者的正交运动确保叶片清洁无遗漏区域。由于叶片外形比较复杂，截面弦长以及厚度均存在变化，为了使随形夹具尺寸与叶片外形贴合较好，为此，控制系统11实现智能控制，每当清洁装置的随形夹具运行到某一个展向位置，从控制系统11预存好的叶片外形三维数据库中，可自动得出叶片截面对应的随形夹具内腔尺寸，以及可伸缩臂6位置以及其臂长。随形夹具内腔尺寸是由工装竖梁5沿工装横梁滑动以实现尺寸的调整。可伸缩臂6通过伸缩滑动控制清洁布3的随形，可伸缩臂6内侧一端采用万向节7，使其具有较好的随形特性，万向节7与叶片8表面接触处采用软体材料层，避免叶片表面损坏或者划伤等。本发明采用多个可伸缩臂6确保清洁布3与叶片8表面贴合较好，同时根据各个截面叶片形状差异不仅可以调整可伸缩臂6臂长，同时也可以调整可伸缩臂6水平位置，以适应叶片形状。

待随形夹具内腔尺寸和可伸缩臂6位置确定好后，电机10带动收布卷轮9转动，通过与万向节7保证随形，清洁布3与叶片8表面产生摩擦，同时通过张力控制轮2使清洁布3的张力保持一定的张紧度，放布支架1放布，实现了清洁布3周向运动。由于清洁布3为预浸了清洁剂的半干布，再加上一定的摩擦力，污染叶片实现被清洁，尤其是易污染且高敏感的叶片前缘能够得到深度清洁，对叶片性能保持起十分关键作用。

待该截面周向清洁好后，卷扬电机19工作，使清洁装置往叶尖方向移动一个步长，继续清洁下一个截面直到叶尖，完成一支叶片的清洁工作，退出叶片，卷扬电机19则实现反转，使清洁装置移动至机舱13上方。

风机风轮旋转，使第2、3支叶片分别旋转至竖直状态，与第1支叶片的清洁方法相同，进而实现风机全部叶片的清理工作。

综上所述，本发明的风力发电机叶片清洁装置，可实现定制化、智能化服务；同时提高清洁效果和效率，并且不产生二次污染，适于大范围推广应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，包括放布系统、收布系统和随形夹具；

所述放布系统、收布系统之间的清洁布用于与风力发电机叶片表面接触并沿叶片周向进行清洁，所述随形夹具的内腔具有多个可伸缩臂，所述多个可伸缩臂用于约束清洁布位置及夹持风力发电机叶片并使清洁布与叶片表面随形。

2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述随形夹具包括工装横梁、工装竖梁，所述工装横梁、工装竖梁组合形成夹具框架，所述可伸缩臂安装在夹具框架内部；所述工装竖梁可伸缩滑动以控制整个随形夹具内腔尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，还包括内置有风力发电机叶片三维外形数据库的控制系统；所述控制系统与随形夹具连接。

4.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述可伸缩臂内侧一端安装有万向节。

5.根据权利要求4所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述万向节表面设置有软体材料层。

6.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述放布系统包括放布支架及所述的清洁布；所述收布系统包括收布卷轮及与收布卷轮连接的电机；所述清洁布一端卷在放布支架上，另一端卷在收布卷轮上，中间用于与风力发电机叶片表面接触。

7.根据权利要求6所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述放布系统还包括张力控制轮，所述张力控制轮设置在放布支架与随形夹具之间，所述清洁布绕过张力控制轮。

8.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，所述清洁布为预浸清洁剂的清洁布。

9.根据权利要求3所述的风力发电机叶片清洁装置，其特征在于，还包括叶片展向位移系统，所述叶片展向位移系统包括卷扬电机、定滑轮及吊绳；

所述定滑轮用于安装在风力发电机机舱上，所述卷扬电机安装在随形夹具上，所述吊绳一端连接卷扬电机，另一端连接在收、放布系统一侧；使卷扬电机与收、放布系统分别位于待清洁叶片的两侧；

所述卷扬电机与控制系统连接。

10.根据权利要求3所述的风力发电机叶片清洁装置的使用方法，其特征在于，包括：

(1)使风力发电机处于停机状态，待清洁的叶片竖直向下；

(2)叶片清洁实施过程从叶根0m逐步向叶尖方向移动，清洁装置的随形夹具从叶根到叶片展向的每个位置时，控制系统从内置的叶片三维外形数据库中，自动得出叶片截面对应的随形夹具内腔尺寸、可伸缩臂位置以及其臂长，进行定位；定位完成后进行该展向位置的周向清洁，在确保叶片截面周向清洁完成后再进行下一个展向位置清洁；

(3)完成一支叶片的清洁工作后，退出，第2、3支叶片再分别旋转至竖直状态，重复上述清洁步骤，直至完成清洁工作。