CN109296509A - 用于风力发电机的叶片气热除冰系统及风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于风力发电机的叶片气热除冰系统及一种风力发电机，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架和设置在塔架顶部的发电机组，发电机组包括发电机和主轴，主轴的一端与发电机的转子传动连接另一端设置有轮毂，轮毂上均布有多个叶片，叶片的内部形成有气热除冰通道并且叶片设置有第一进气口和第一出气口，叶片气热除冰系统包括控制器、用于与第一进气口对接的对接装置以及空气加热器和温度传感器，空气加热器设置在基座或者发电机组上，空气加热器的出气口通过送气管道与对接装置连接，当温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，控制器启动空气加热器，空气加热器通过送气管道和对接装置将热空气输送到气热除冰通道中。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种用于风力发电机的叶片气热除冰系统及一种风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。由于风力发电机通常设置在海拔较高风速较大的地方，当气温降低时，风力发电机的叶片容易结冰而妨碍风力发电机的正常运行，所以现有的风力发电机通常都配备了叶片气热除冰系统。现有的叶片气热除冰系统主要包括：空气加热器(又称气热器)、风机和控制屏。空气加热器通常安装在离地面约100米高的风力发电机组的叶片的叶片腔的根部，采用机架与叶片相连，风力发电机组停机时，叶片气热除冰系统向叶片腔内吹送热风从而达到除冰的目的。但是现有的叶片气热除冰系统仍然具有以下缺点：
1)空气加热器和机架的重量较重增加了叶片运转的负荷；
2)叶片气热除冰系统的空气加热器安装在离地面约100米高的风力发电机组的叶片的叶片腔的根部，从而难以安装维护；
3)除冰必须停机，降低风力发电机可工作的时间；
4)叶片的叶片腔空间狭小封闭，制约了叶片气热除冰系统的技术研发空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免增加叶片运转的负荷、易于安装维护且无需停机除冰的用于风力发电机的叶片气热除冰系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于风力发电机的叶片气热除冰系统，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架和设置在所述塔架顶部的发电机组，所述发电机组包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂，所述轮毂上均布有多个叶片，所述叶片的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，所述叶片气热除冰系统包括控制器、用于与所述第一进气口对接的对接装置以及与所述控制器电连接的空气加热器和温度传感器，所述对接装置设置在所述发电机组上，所述空气加热器设置在所述基座或者所述发电机组上，所述空气加热器的出气口通过送气管道与所述对接装置连接，其中，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器，所述空气加热器通过所述送气管道和所述对接装置将热空气输送到所述气热除冰通道中。
进一步地，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器。
进一步地，所述温度传感器设置在所述塔架顶部，所述第一预定值为2℃，所述第二预定值为8℃。
进一步地，所述对接装置包括对接套以及与所述控制器电连接的转速传感器和机械手，所述机械手设置在所述发电机组上，所述对接套设置在所述机械手的自由端，所述送气管道的出气端与所述对接套的进气端连接，所述转速传感器用于实时检测所述轮毂的转速，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器并根据所述轮毂的转速控制所述机械手使得所述对接套与所述第一进气口对接，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器并根据所述轮毂的转速控制所述机械手使得所述对接套与所述第一进气口分离。
进一步地，所述对接套由软质塑料制成。
进一步地，所述叶片气热除冰系统还包括与所述控制器电连接的负荷传感器，所述负荷传感器用于检测所述轮毂的负荷，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值且所述轮毂的负荷高于第一负荷值时，所述控制器启动所述空气加热器；当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值且所述轮毂的负荷低于第二负荷值时，所述控制器停止所述空气加热器。
进一步地，所述轮毂和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组的管道轴和可转动地安装在所述管道轴的出气端上的分流器，所述管道轴的出气端位于所述主轴或者所述轮毂中，所述管道轴的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器设置有与所述叶片对应的对接传动管，所述对接传动管用于与所述叶片传动连接并与所述叶片的第一进气口连通，以便所述分流器在所述管道轴上与所述轮毂同步转动。
此外，本发明还提供一种风力发电机，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架和设置在所述塔架顶部的发电机组，所述发电机组包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂，所述轮毂上均布有多个叶片，所述叶片的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，所述风力发电机还包括根据本发明所述的叶片气热除冰系统。
进一步地，所述轮毂和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组的管道轴和可转动地安装在所述管道轴的出气端上的分流器，所述管道轴的出气端位于所述主轴或者所述轮毂中，所述管道轴的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器设置有与所述叶片对应的对接传动管，所述对接传动管用于与所述叶片传动连接并与所述叶片的第一进气口连通，以便所述分流器在所述管道轴上与所述轮毂同步转动。
进一步地，所述叶片的内部设置有从所述叶片的根部沿所述叶片的延伸方向朝所述叶片的末端延伸的隔断片，以便所述气热除冰通道从所述叶片的根部延伸到所述叶片的末端然后折回到所述叶片的根部，所述第一进气口和所述第一出气口设置在所述叶片的根部的彼此相对的外周面上。
本发明的用于风力发电机的叶片气热除冰系统通过将空气加热器设置在基座或者发电机组上并利用控制器和温度传感器自动化控制空气加热器的运行，实现自动除冰的功能，可见，本发明的叶片气热除冰系统具有能够避免增加叶片运转的负荷、易于安装维护且无需停机除冰的优点，具有较大的研发改进潜力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的用于风力发电机的叶片气热除冰系统的一种具体实施方式的示意图；
图2是根据本发明的用于风力发电机的叶片气热除冰系统的另一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明
1、塔架 2、发电机组
3、轮毂 4、叶片
5、机械手 6、对接套
7、管道轴 8、分流器
9、对接传动管
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种用于风力发电机的叶片气热除冰系统，具体地，如图1和图2所示，所述风力发电机包括设置在基座(即设置在地面上的混凝土结构)上的塔架1和设置在所述塔架1顶部的发电机组2，所述发电机组2包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂3，所述轮毂3上均布有多个叶片4，所述叶片4的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片4设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，所述叶片气热除冰系统包括控制器、用于与所述第一进气口对接的对接装置以及与所述控制器电连接的空气加热器和温度传感器，所述对接装置设置在所述发电机组2上，所述空气加热器设置在所述基座或者所述发电机组2上(优选地，空气加热器设置在基座上并位于塔架1中)，所述空气加热器的出气口通过送气管道与所述对接装置连接，其中，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器，所述空气加热器通过所述送气管道和所述对接装置将热空气输送到所述气热除冰通道中。
本发明的用于风力发电机的叶片气热除冰系统通过将空气加热器设置在基座或者发电机组2上并利用控制器和温度传感器自动化控制空气加热器的运行，实现自动除冰的功能，可见，本发明的叶片气热除冰系统具有能够避免增加叶片运转的负荷、易于安装维护且无需停机除冰的优点，具有较大的研发改进潜力。
需要说明的是，上述控制器、空气加热器和温度传感器的具体类型、对接装置和送气管道的具体结构形式以及第一预定值和第二预定值均可以根据需要设置，这些均属于本发明的技术构思范围之内。例如，送气管道可以是设置在塔架中管道，由于送气管道是用来输送热气，因此送气管道优选为由保温材料制成或者采用其他保温的技术。以下将以举例的方式说明上述结构的具体实施例。
在本发明的叶片气热除冰系统中，优选地，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器，从而能够自动停止空气加热器，避免在叶片不结冰的时候运行。
在上述叶片气热除冰系统中，具体地，所述温度传感器设置在所述塔架1顶部，所述第一预定值为2℃，所述第二预定值为8℃，从而保证温度传感器能够尽可能真实地反应叶片是否结冰。优选地，温度传感器设置在叶片4的第一出气口的位置。
在上述叶片气热除冰系统中，更具体地，如图1所示，所述对接装置包括对接套6以及与所述控制器电连接的转速传感器和机械手5，所述机械手5设置在所述发电机组2上，所述对接套6设置在所述机械手5的自由端，所述送气管道的出气端与所述对接套6的进气端连接，所述转速传感器用于实时检测所述轮毂3的转速，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器并根据所述轮毂3的转速控制所述机械手5使得所述对接套6与所述第一进气口对接，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器并根据所述轮毂3的转速控制所述机械手5使得所述对接套6与所述第一进气口分离，从而能够通过机械手5实现对接套6与第一进气口的对接和分离。优选地，所述对接套6由软质塑料制成，以便在对接套6与第一进气口对接时具有缓冲的作用。优选地，对接套6中可以设置有电磁铁，从而对接套6与第一进气口的对接时，控制器可以将电磁铁通电，以便电磁铁与第一进气口附件的金属吸合，保证对接的准确性。
需要说明的是，由于轮毂3通常均布有多个叶片4，因此机械手5可以轮流与多个叶片4上的第一进气口对接，每次与一个叶片4的第一进气口对接的时间可以根据需要设置，例如可以为3分钟。
需要另外说明的是，对接装置并不仅限于以上具体形式，例如如图2所示，所述轮毂3和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片4的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组2的管道轴7和可转动地安装在所述管道轴7的出气端上的分流器8，所述管道轴7的出气端位于所述主轴或者所述轮毂3中，所述管道轴7的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器8设置有与所述叶片4对应的对接传动管9，所述对接传动管9用于与所述叶片4传动连接并与所述叶片4的第一进气口连通，以便所述分流器8在所述管道轴7上与所述轮毂3同步转动，从而能够通过管道轴7和分流器8将送气管道与叶片的气热除冰通道连通，因此空气加热器工作时产生的热空气可以经过送气管道、管道轴7和分流器8送入到气热除冰通道中，由此实现除冰。
在上述叶片气热除冰系统中，优选地，所述叶片气热除冰系统还包括与所述控制器电连接的负荷传感器，所述负荷传感器用于检测所述轮毂3的负荷，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值且所述轮毂3的负荷高于第一负荷值时，所述控制器启动所述空气加热器；当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值且所述轮毂3的负荷低于第二负荷值时，所述控制器停止所述空气加热器，从而当叶片4结冰时，负荷传感器能够检测到轮毂3的负荷大于正常负荷，由此综合环境温度和轮毂3的负荷来判断是否需要启动空气加热器进行除冰，提高判断的准确性。
需要说明的是，第一负荷值和第二负荷值的具体值可以根据需要设置，通常第一负荷值和第二负荷值可以稍大于轮毂3的正常负荷。
在本发明的叶片气热除冰系统中，更优选地，所述控制器可以包括远程控制模块(例如WIFI控制模块)，所述叶片气热除冰系统包括与所述控制器的远程控制模块无线电连接的远程操作模块(例如WIFI操作模块)，从而使用者可以通过远程操作模块手动控制叶片气热除冰系统。
此外，本发明还提供一种风力发电机，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架1和设置在所述塔架1顶部的发电机组2，所述发电机组2包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂3，所述轮毂3上均布有多个叶片4，所述叶片4的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片4设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，所述风力发电机还包括根据本发明所述的叶片气热除冰系统。
在上述风力发电机中，优选地，所述轮毂3和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片4的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组2的管道轴7和可转动地安装在所述管道轴7的出气端上的分流器8，所述管道轴7的出气端位于所述主轴或者所述轮毂3中，所述管道轴7的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器8设置有与所述叶片4对应的对接传动管9，所述对接传动管9用于与所述叶片4传动连接并与所述叶片4的第一进气口连通，以便所述分流器8在所述管道轴7上与所述轮毂3同步转动，从而能够通过管道轴7和分流器8将送气管道与叶片的气热除冰通道连通，因此空气加热器工作时产生的热空气可以经过送气管道、管道轴7和分流器8送入到气热除冰通道中，由此实现除冰。
在上述风力发电机中，具体地，所述叶片4的内部设置有从所述叶片4的根部沿所述叶片4的延伸方向朝所述叶片4的末端延伸的隔断片，以便所述气热除冰通道从所述叶片4的根部延伸到所述叶片4的末端然后折回到所述叶片4的根部，所述第一进气口和所述第一出气口设置在所述叶片4的根部的彼此相对的外周面上，从而最大化气热除冰通道的长度，提高热空气的除冰效果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于风力发电机的叶片气热除冰系统，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架(1)和设置在所述塔架(1)顶部的发电机组(2)，所述发电机组(2)包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂(3)，所述轮毂(3)上均布有多个叶片(4)，所述叶片(4)的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片(4)设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，其特征在于，所述叶片气热除冰系统包括控制器、用于与所述第一进气口对接的对接装置以及与所述控制器电连接的空气加热器和温度传感器，所述对接装置设置在所述发电机组(2)上，所述空气加热器设置在所述基座或者所述发电机组(2)上，所述空气加热器的出气口通过送气管道与所述对接装置连接，
其中，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器，所述空气加热器通过所述送气管道和所述对接装置将热空气输送到所述气热除冰通道中。
2.根据权利要求1所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器。
3.根据权利要求2所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，所述温度传感器设置在所述塔架(1)顶部，所述第一预定值为2℃，所述第二预定值为8℃。
4.根据权利要求2所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，所述对接装置包括对接套(6)以及与所述控制器电连接的转速传感器和机械手(5)，所述机械手(5)设置在所述发电机组(2)上，所述对接套(6)设置在所述机械手(5)的自由端，所述送气管道的出气端与所述对接套(6)的进气端连接，所述转速传感器用于实时检测所述轮毂(3)的转速，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值时，所述控制器启动所述空气加热器并根据所述轮毂(3)的转速控制所述机械手(5)使得所述对接套(6)与所述第一进气口对接，当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值时，所述控制器停止所述空气加热器并根据所述轮毂(3)的转速控制所述机械手(5)使得所述对接套(6)与所述第一进气口分离。
5.根据权利要求4所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，所述对接套(6)由软质塑料制成。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，所述叶片气热除冰系统还包括与所述控制器电连接的负荷传感器，所述负荷传感器用于检测所述轮毂(3)的负荷，当所述温度传感器检测到环境温度低于第一预定值且所述轮毂(3)的负荷高于第一负荷值时，所述控制器启动所述空气加热器；当所述温度传感器检测到环境温度高于第二预定值且所述轮毂(3)的负荷低于第二负荷值时，所述控制器停止所述空气加热器。
7.根据权利要求1所述的叶片气热除冰系统，其特征在于，所述轮毂(3)和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片(4)的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组(2)的管道轴(7)和可转动地安装在所述管道轴(7)的出气端上的分流器(8)，所述管道轴(7)的出气端位于所述主轴或者所述轮毂(3)中，所述管道轴(7)的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器(8)设置有与所述叶片(4)对应的对接传动管(9)，所述对接传动管(9)用于与所述叶片(4)传动连接并与所述叶片(4)的第一进气口连通，以便所述分流器(8)在所述管道轴(7)上与所述轮毂(3)同步转动。
8.一种风力发电机，所述风力发电机包括设置在基座上的塔架(1)和设置在所述塔架(1)顶部的发电机组(2)，所述发电机组(2)包括发电机和主轴，所述主轴的一端与所述发电机的转子传动连接，所述主轴的另一端设置有轮毂(3)，所述轮毂(3)上均布有多个叶片(4)，所述叶片(4)的内部形成有气热除冰通道并且所述叶片(4)设置有与所述气热除冰通道连通的第一进气口和第一出气口，其特征在于，所述风力发电机还包括根据权利要求1至6中任意一项所述的叶片气热除冰系统。
9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述轮毂(3)和所述主轴的中部空心，所述第一进气口设置在所述叶片(4)的根部中心，所述对接装置包括安装于所述发电机组(2)的管道轴(7)和可转动地安装在所述管道轴(7)的出气端上的分流器(8)，所述管道轴(7)的出气端位于所述主轴或者所述轮毂(3)中，所述管道轴(7)的进气端与所述送气管道的出气端连接，所述分流器(8)设置有与所述叶片(4)对应的对接传动管(9)，所述对接传动管(9)用于与所述叶片(4)传动连接并与所述叶片(4)的第一进气口连通，以便所述分流器(8)在所述管道轴(7)上与所述轮毂(3)同步转动。
10.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述叶片(4)的内部设置有从所述叶片(4)的根部沿所述叶片(4)的延伸方向朝所述叶片(4)的末端延伸的隔断片，以便所述气热除冰通道从所述叶片(4)的根部延伸到所述叶片(4)的末端然后折回到所述叶片(4)的根部，所述第一进气口和所述第一出气口设置在所述叶片(4)的根部的彼此相对的外周面上。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111237139A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-06-05 | 苏州思曼特自动化科技有限公司 | 一种叶片除冰系统及方法 |
| CN113623149A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种利用水潜热的风电叶片高效融冰系统 |
-
2018
- 2018-12-05 CN CN201811479497.4A patent/CN109296509A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111237139A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-06-05 | 苏州思曼特自动化科技有限公司 | 一种叶片除冰系统及方法 |
| CN113623149A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种利用水潜热的风电叶片高效融冰系统 |
| CN113623149B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | 一种利用水潜热的风电叶片高效融冰系统 |
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