CN106168196B - 具有防冰、除冰装置的风电叶片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种风电叶片防冰、除冰装置。其原理是利用仿生原理，采用微孔疏水膜减小水珠附着力，利用气流吹落膜表面水珠，保持叶片表面干燥，防止叶片表面结冰。并利用充气后膜的膨胀，使积冰破碎，除去叶片表面积冰。具体包括热（鼓）风机、气管、内、外膜以及膜片卡座等部件。所述热（鼓）风机安装于叶片工字梁，其动力由风电机组提供，（热）空气由热（鼓）风机送入气管，经快插接头进入内、外膜内的间隙，外膜为透气的微孔疏水膜。内、外膜四周密封，由膜片卡座快速固定。本发明兼具防冰、除冰功能，能耗低。对冬季寒冷、湿冷地区风电机组的安全、经济、高效运行具有意义。

Description

具有防冰、除冰装置的风电叶片

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种具有防冰、除冰装置的风电叶片。

背景技术

全球正经历着一场以能源多元化、清洁化为方向，以优化能源结构，以清洁能源为特征的变革，风能作为一种清洁无污染的可再生资源，越来越受到各国的重视。随着常规资源的不断消耗，风力发电将会是未来电力发展的一个趋势。风电已经成为我国电力结构中的一个重要组成部分。

在寒冷、湿冷地区安装的风电机组受到冬季积冰困扰，风电叶片表面覆冰会改变叶片空气动力学轮廓，影响叶片气动特性，引起风电机组的附加载荷与额外的振动，影响风电发电量和功率输出，降低风电机组使用寿命。在极端情况下，积冰甚至会造成风塔整体坍塌或局部破损。

风电叶片积冰问题已成为制约易积冰地区风电市场开发建设的重要因素。防冰、除冰问题已成为风电领域的一个难题。冬季寒冷地区特别是湿冷地区风电叶片的防、除冰技术对于风电场及大型风力机的安全、经济、高效运行具有重要的意义。

目前，针对风电叶片积冰问题，人们发明了多种防冰、除冰技术，或能耗高，或功能单一，仅具有防冰、除冰其中单一功能，应用效果并不理想。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防冰、除冰效果好、能耗低、更换使用方便的风电叶片，兼具防冰和除冰功能。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种具有防冰、除冰装置的风电叶片，包括工字梁，所述工字梁上嵌入安装叶片，所述叶片的迎风面安装双层膜片；所述双层膜片通过不透气的内膜和透气的外膜四周密封后构成；所述双层膜片两侧通过位于叶片两侧的膜片卡座拉紧固定安装，或者，所述双层膜片两侧与叶片两侧粘结为一体，实现拉紧固定。

所述内膜连接外气管，所述外气管穿过叶片上的孔与内气管连接，所述内气管与固定安装于工字梁上的风机连接。

风机的动力由风电机组提供，空气由风机送入气管，经内气管、外气管进入双层膜片的中间薄层间隙。防冰、除冰原理是，通过具有疏水特性的膜将附着在膜片上的水凝结为易于脱落的水珠，通过外膜的透气性吹出的气流吹落水珠，保持外膜表面干燥，实现防冰。利用充气后膜的膨胀变形使冰层破裂，实现除冰。

具体使用时，空气由风机送入，经内气管、外气管进入双层膜，双层膜充气后外膜快速膨胀，外膜表面覆盖冰层时，冰层因应力破裂脱落，实现除冰，热空气可辅助膜表面冰层融化，加速冰层脱落。外膜表面无冰层覆盖时，充气时，气体由外膜微孔喷出，吹落外膜疏水表面水珠，保持外膜干燥，防止表面结冰。疏水的外膜表面使得水珠易于吹脱。

与现有的技术相比，本发明有如下优点：

1、兼具防冰、除冰功能，重在防冰。

2、能耗低，送风空间限于复合膜内间隙，日常防冰可不用热风，图中为说明原理，对间隙进行了放大示意。

3、更换方便，双层复合膜由膜片卡座快速夹持，充气由快插接头连接，冬夏可快速安装、拆卸，损坏可快速更换。

本发明工作原理是利用仿生原理，采用微孔疏水膜减小水珠附着力，利用气流吹落膜表面水珠，保持叶片表面干燥，防止叶片表面结冰。并利用膜充气后的膨胀变形，使积冰破碎，除去叶片表面积冰。

本发明兼具防冰、除冰功能，能耗低。对冬季寒冷、湿冷地区风电机组的安全、经济、高效运行具有重要意义，具有推广应用价值。

附图说明

图1表示本发明所述风电叶片的剖面结构示意图。

图2表示图1中M部位放大示意图。

图中，1-工字梁，2-风机，3-叶片，4-膜片卡座，5-内气管，6-外膜，7-膜内间隙，8-外气管，9-快插接头，10-内膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种具有防冰、除冰装置的风电叶片，包括热（鼓）风机、气管、内、外膜以及膜片卡座等部件。具体如下：

如图1所示，包括工字梁1，所述工字梁1上嵌入安装叶片3，所述叶片3的迎风面安装双层膜片；所述双层膜片通过不透气的内膜10和透气的外膜6四周密封后构成，则膜片之间存在膜内间隙7；所述外膜6采用微孔疏水膜，内膜无微孔。

如图1所示，所述双层膜片两侧通过位于叶片3两侧的膜片卡座4拉紧固定安装，或者，所述双层膜片两侧与叶片3两侧粘结为一体，实现拉紧固定。

如图2所示，所述内膜10通过快接插头9连接外气管8。

如图1所示，所述外气管8穿过叶片3上的孔与内气管5连接，所述内气管5与固定安装于工字梁1上的风机2连接。所述风机2采用热风机或者鼓风机。

使用时，（热）空气由热（鼓）风机2送入内气管5，经外气管8、快插接头9，进入双层膜之间的膜内间隙7，外膜表面覆盖冰层时，膜内间隙充气后，外膜6表面微孔密闭，外膜6快速膨胀，冰层因应力破裂脱落，实现除冰，热空气可辅助外膜6表面冰层融化，加速冰层脱落。外膜6表面无冰层覆盖时，充气后，气体由外膜6微孔喷出，吹落外膜疏水表面水珠，保持外膜干燥，防止表面结冰。疏水的外膜表面使得水珠易于吹脱。

外膜6、内膜10可采用快速夹紧装置拉紧固定，便于冬、夏季节快速安装、拆卸，损坏后可快速更换；也可与风电叶片本体粘结为一体，省去膜片卡座4。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域中技术人员依本发明在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种具有防冰、除冰装置的风电叶片，其特征在于：包括工字梁（1），所述工字梁（1）上嵌入安装叶片（3），所述叶片（3）的迎风面安装双层膜片；所述双层膜片通过不透气的内膜（10）和透气的外膜（6）四周密封后构成；所述双层膜片两侧通过位于叶片（3）两侧的膜片卡座（4）拉紧固定安装，或者，所述双层膜片两侧与叶片（3）两侧粘结为一体，实现拉紧固定；

所述内膜（10）连接外气管（8），所述外气管（8）穿过叶片（3）上的孔与内气管（5）连接，所述内气管（5）与固定安装于工字梁（1）上的风机（2）连接；

所述外膜（6）采用微孔疏水膜。

2.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰装置的风电叶片，其特征在于：所述风机（2）采用热风机或者鼓风机。

3.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰装置的风电叶片，其特征在于：所述内膜（10）通过快接插头（9）连接外气管（8）。