CN109578225B - 智能防冻风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能防冻风力发电装置，包括塔架、机舱、风电叶片、集雨装置、过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件。通过设置特定结构的除冰装置，在下雨或下雪天气的时候，通过在叶片转动过程中对叶片进行毛刷和加热双重处理，实现对风力发电设备的除冰操作。通过设置气泡制造装置，实现了通过气泡对水体中杂物的吸附继而除去。

Description

智能防冻风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电和智能化环保领域，具体涉及一种智能防冻风力发电装置。
背景技术
由于风电叶片的高度比较高，因此风电叶片很容易在表面结冰，而结冰对于风电叶片的工作效率和寿命都有致命的负面影响。即使在下雨天气，由于风力和高度的影响，风电叶片上也容易出现结冰的情况，目前对于风电叶片的除冰操作主要是在风电叶片内部设置电热丝，通过电热部件的加热实现对风电叶片的除冰操作。但是由于风电叶片常规都在转动，电热丝的设置需要特定的设定，从而增加了整体成本。并且同时，如果能实现对雨雪的综合利用，则会从长期的角度看，实现了成本的节约。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种智能防冻风力发电装置。
通过如下技术手段实现：
一种智能防冻风力发电装置，包括塔架、机舱、风电叶片、集雨装置、过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件。
所述机舱和风电叶片设置在塔架上，塔架架设于塔架基础上，所述集雨装置包括集雨槽和集雨入水口，所述集雨槽设置于风电叶片后部的机舱的上部，所述集雨入水口贯穿所述机舱并且顶端与所述集雨槽连通，底端与塔架内部连通，所述集雨槽为上大下小结构设置。
所述过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件均设置在所述塔架上。
所述过滤吸附装置包括上过滤板、活性炭吸附层、下过滤板、上滑轮、下滑轮和牵引绳；所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板从上至下依次设置在塔架内部，所述上过滤板设置在所述集雨入水口的下部，在塔架外部设置有2个或3个以上的上滑轮和下滑轮，所述牵引绳设置有2根或3根以上，均与所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的边部固接，每根所述牵引绳均顺次通过上滑轮和下滑轮，通过下滑轮的转动实现牵引绳的收回和伸出，从而实现所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的上升和下放；所述活性炭吸附层为多孔板中间夹持的活性炭颗粒。
所述除冰装置设置在塔架外部，包括上折板、中折板、下折板、电磁簧、电阻加热棒和侧毛刷，所述上折板、中折板和下折板顺次连接，并且在三者的连接处设置有电磁簧，通过所述电磁簧的收缩，实现了中折板相对上折板的90°的弯折和实现了下折板相对中折板的90°的弯折；一根或多根的所述电阻加热棒设置在所述中折板上，所述侧毛刷设置在上折板和下折板上，所述侧毛刷的厚度小于等于所述风电叶片的长度。
所述水体加热部件设置在塔架内部的所述下过滤板的下部，为多根横向设置在塔架内部的电热丝。
所述雨水能量利用装置设置在塔架内部的所述水体加热部件的下方，包括竖主转轴、水电叶片、主动锥齿轮、被动锥齿轮、横转轴以及发电机组；所述竖主转轴竖直设置在所述塔架内部的正中央，在所述竖主转轴侧部固接有多个水电叶片，在竖主转轴的底部设置所述主动锥齿轮，所述横转轴横向的设置在所述竖主转轴的下方，且在所述横转轴的一端设置有被动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述被动锥齿轮啮合设置，所述横转轴的另一端与所述发电机组的输入轴连接。
所述气泡制造装置设置在所述雨水能量利用装置的下方，包括喷气盘、入气管和气泵；所述喷气盘为横置的中空盘状物，所述喷气盘的上壁为密布通孔结构，通过密布通孔将喷气盘内部与外部连通，在喷气盘的底部中央设置有气体入口，所述入气管一端与所述气体入口连通，另一端设置在塔架外部，在所述入气管上设置有用于增强入气管内压力的气泵。
所述出水部件设置在塔架的底端，包括处理水出水口和电磁阀，所述电磁阀设置在所述处理水出水口上，用于控制所述处理水出水口的开闭。
作为优选，所述上折板的位置位于所述风电叶片转动到最下处的位置，且上折板的长度大于等于风电叶片的长度。
作为优选，所述水体加热部件的所述电热丝外部包设有防水密封罩。
作为优选，所述智能防冻风力发电装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制下滑轮的转动、电磁簧的伸长和缩短、电阻加热棒的通电、水体加热部件的通电、气泵的启动以及电磁阀的开闭。该控制装置优选预先设定阈值，当高于其中阈值后则启动相应的部件。
作为优选，设置在上折板上的所述侧毛刷能够向下滑动。
作为优选，所述上过滤板的过滤孔径大于所述下过滤板的过滤孔径。
作为优选，所述活性炭吸附层的多孔板的孔径大于所述喷气盘的通孔的孔径。
作为优选，所述喷气盘的通孔的孔径为1.2~2.5mm。
作为优选，在所述上过滤板上部设置有容置槽，所述容置槽用于容置上升后的上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板，并通过齿轮传动对上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板进行置换。
作为优选，在所述风电叶片上还设置有温感部件。
作为优选，所述除冰装置能够整体向下或向上滑动。
本发明的技术效果在于：
1，通过设置可以三折的上折板、中折板和下折板，将风电叶片在转动过程中可以通过塔架的部分处形成可以容置风电叶片的U形槽，通过上折板和下折板上的毛刷将风电叶片上形成的水滴或碎冰刷除，配合中折板上的加热的电阻加热棒，将U形槽形成的空间内的空气加热，而热空气是会上浮的，从而对上部空间实现温度提升，从而可以实现对风电叶片表面温度进行提升，从而实现对其表面可能形成的冰层实现一定程度的熔化继而形成碎冰通过毛刷刷除。实现了对风电叶片表层冰层的实时去除，避免了风电叶片结冰给工作带来不良影响。
2，通过设置雨水收集处理和能量利用装置，实现了风电机的水体净化和雨水势能的充分利用。由于风力通过风电叶片的时候，风的动能通过风电叶片转化为电能，从而风经过风电叶片之后动能瞬间主体丧失，从而在风电叶片后部形成负压区，而周边的空气即向该负压区持续的流动，因此在该处设置集雨槽可以实现对雨水尽可能多的收集。通过设置上过滤板对水体中的杂物进行滤除、设置活性炭吸附层对水体中的杂物进行吸附，设置下过滤板对经过活性炭吸附之后的水体进行杂物的再次滤除。通过设置水体的加热部件，实现了在温度较低的时候，对水体进行加热，避免可能出现的结冰情况的发生。由于雨水具有非常高的势能，通过设置水电叶片，将水体向下运动的动能转化为一部分的电能从而可以对装置整体用电的能量补充。
3，通过设置喷气盘，将气体以气泡的形式喷入到水体中，而气泡会上浮长大，而由于气泡表面张力的作用，在上浮过程中会将水体中的杂物进行吸附，从而在最上部的水体表面形成泡沫。而泡沫会被上过滤板和下过滤板滤除，实现了水体的重复杂物滤除过程，从而整体上强化了水体的净化。而电阻加热棒的存在会将水体整体温度提升，从而强化气泡表面对杂物的吸附，从而也会强化泡沫的产生，继而强化水体的净化。
附图说明
图1为本发明智能防冻风力发电装置外观的结构示意图。
图2为本发明智能防冻风力发电装置局部剖视的结构示意图。
其中：11-集雨槽，12-集雨入水口，13-风电叶片，14-塔架，15-处理水出水口，16-电磁阀，21-上过滤板，22-活性炭吸附层，23-下过滤板，24-上滑轮，25-下滑轮，26-牵引绳，31-上折板，32-中折板，33-下折板，34-电磁簧，35-电阻加热棒，36-侧毛刷，41-水体加热部件，51-竖主转轴，52-水电叶片，53-主动锥齿轮，54-被动锥齿轮，55-发电机组，61-喷气盘，62-入气管，63-气泵。。
具体实施方式
实施例1
一种智能防冻风力发电装置，如图1和图2所示，包括塔架、机舱、风电叶片、集雨装置、过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件。
所述机舱和风电叶片设置在塔架上，塔架架设于塔架基础上（图中未示出），所述集雨装置包括集雨槽和集雨入水口，所述集雨槽设置于风电叶片后部的机舱的上部，所述集雨入水口贯穿所述机舱并且顶端与所述集雨槽连通，底端与塔架内部连通，所述集雨槽为上大下小的结构设置，且远离风电叶片的一侧为倾斜扩大的形式。
在所述机舱朝向风电叶片的一侧上还设置有温感部件。
所述过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件均设置在所述塔架上。
所述过滤吸附装置包括上过滤板、活性炭吸附层、下过滤板、上滑轮、下滑轮和牵引绳；所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板从上至下依次设置在塔架内部，所述上过滤板设置在所述集雨入水口的下部，在塔架外部设置有2个上滑轮和下滑轮，所述牵引绳设置有2根，均与所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的边部固接，每根所述牵引绳均顺次通过上滑轮和下滑轮，通过下滑轮的转动实现牵引绳的收回和伸出，从而实现所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的上升和下放；所述活性炭吸附层为多孔板中间夹持的活性炭颗粒。
在所述上过滤板上部设置有容置槽，所述容置槽用于容置上升后的上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板，并通过齿轮传动对上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板进行置换。
所述上过滤板的过滤孔径大于所述下过滤板的过滤孔径。
所述活性炭吸附层的多孔板的孔径大于所述喷气盘的通孔的孔径。
所述除冰装置设置在塔架外部，包括上折板、中折板、下折板、电磁簧、电阻加热棒和侧毛刷，所述上折板、中折板和下折板从上到下顺次连接，并且在三者的连接处均设置有电磁簧，通过所述电磁簧的收缩，实现了中折板相对上折板的90°的弯折和实现了下折板相对中折板的90°的弯折；3根的所述电阻加热棒设置在所述中折板上，所述侧毛刷设置在上折板和下折板上，所述侧毛刷的厚度小于等于所述风电叶片的长度。如图1为除冰装置非工作状态，图2为除冰装置处于工作状态，当风电叶片转动到最下部的时候会进入到上折板、中折板和下折板形成的U形槽中，通过侧毛刷的刷动刷除叶片表面的水分，同时中折板上的电阻加热棒工作，增加U形槽中的温度，当风电叶片在进入槽之前如果有冰层，则会在U形槽中，实现部分熔化，然后通过侧毛刷实现除去。当工作结束之后，中折板和下折板通过电磁簧伸长而向下翻转，最终与上折板一样贴在塔架外侧，侧毛刷刮除的水分会从中流出。
所述上折板的位置位于所述风电叶片转动到最下处的位置，且上折板的长度等于风电叶片的长度。
设置在上折板上的所述侧毛刷能够向下滑动。
所述水体加热部件设置在塔架内部的所述下过滤板的下部，为多根横向设置在塔架内部的电热丝。
所述水体加热部件的所述电热丝外部包设有防水密封罩。
所述雨水能量利用装置设置在塔架内部的所述水体加热部件的下方，包括竖主转轴、水电叶片、主动锥齿轮、被动锥齿轮、横转轴以及发电机组；所述竖主转轴竖直设置在所述塔架内部的正中央，在所述竖主转轴侧部固接有3排每排3个的水电叶片，在竖主转轴的底部设置所述主动锥齿轮，所述横转轴横向的设置在所述竖主转轴的下方，且在所述横转轴的一端设置有被动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述被动锥齿轮啮合设置，所述横转轴的另一端与所述发电机组的输入轴连接；所述竖主转轴和所述横转轴通过轴承与支撑架转动连接，所述支撑架与塔架内部的侧壁固接。
所述气泡制造装置设置在所述雨水能量利用装置的下方，包括喷气盘、入气管和气泵；所述喷气盘为横置的中空盘状物，所述喷气盘的上壁为密布通孔结构，通过密布通孔将喷气盘内部与外部实现气体连通，在喷气盘的底部中央设置有气体入口，所述入气管一端与所述气体入口连通，另一端设置在塔架外部，在所述入气管上设置有用于增强入气管内压力的气泵；所述喷气盘的外径小于所述塔架的内径。
所述喷气盘的通孔的孔径为1.2~2.5mm。
所述出水部件设置在塔架的底端，包括处理水出水口和电磁阀，所述电磁阀设置在所述处理水出水口上，用于控制所述处理水出水口的开闭。
所述智能防冻风力发电装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制下滑轮的转动、电磁簧的伸长和缩短、电阻加热棒的通电、水体加热部件的通电、气泵的启动以及电磁阀的开闭。
对比例1
本对比例没有设置气泡制造装置，其它设置方式与实施例1相同，经过8天相同条件下的对比性试验得到：上过滤板和下过滤板上的板上物是实施例1的81%，活性炭颗粒的满载量是实施例1的1.08倍，处理水出水口对水质进行检测，得到水中残存物是实施例1的1.32倍。
对比例2
本对比例没有设置电阻加热棒，其它设置方式与实施例1相同，经过8天相同条件下的对比性试验得到：风电叶片表面残冰量是实施例1的1.21倍。

Claims (3)

1.一种智能防冻风力发电装置，其特征在于：包括塔架、机舱、风电叶片、集雨装置、过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件；
所述机舱和风电叶片设置在塔架上，塔架架设于塔架基础上，所述集雨装置包括集雨槽和集雨入水口，所述集雨槽设置于风电叶片后部的机舱的上部，所述集雨入水口贯穿所述机舱并且顶端与所述集雨槽连通，底端与塔架内部连通，所述集雨槽为上大下小的结构设置；
所述过滤吸附装置、除冰装置、水体加热部件、雨水能量利用装置、气泡制造装置和出水部件均设置在所述塔架上；
所述过滤吸附装置包括上过滤板、活性炭吸附层、下过滤板、上滑轮、下滑轮和牵引绳；所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板从上至下依次设置在塔架内部，所述上过滤板设置在所述集雨入水口的下部，在塔架外部设置有2个或3个以上的上滑轮和下滑轮，所述牵引绳设置有2根或3根以上，均与所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的边部固接，每根所述牵引绳均顺次通过上滑轮和下滑轮，通过下滑轮的转动实现牵引绳的收回和伸出，从而实现所述上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板的上升和下放；所述活性炭吸附层为多孔板中间夹持的活性炭颗粒；
所述除冰装置设置在塔架外部，包括上折板、中折板、下折板、电磁簧、电阻加热棒和侧毛刷，所述上折板、中折板和下折板顺次连接，并且在三者的连接处均设置有电磁簧，通过所述电磁簧的收缩，实现了中折板相对上折板的90°的弯折和实现了下折板相对中折板的90°的弯折；一根或多根的所述电阻加热棒设置在所述中折板上，所述侧毛刷设置在上折板和下折板上，所述侧毛刷的厚度小于等于所述风电叶片的长度；
所述水体加热部件设置在塔架内部的所述下过滤板的下部，为多根横向设置在塔架内部的电热丝；
所述雨水能量利用装置设置在塔架内部的所述水体加热部件的下方，包括竖主转轴、水电叶片、主动锥齿轮、被动锥齿轮、横转轴以及发电机组；所述竖主转轴竖直设置在所述塔架内部的正中央，在所述竖主转轴侧部固接有多个水电叶片，在竖主转轴的底部设置所述主动锥齿轮，所述横转轴横向的设置在所述竖主转轴的下方，且在所述横转轴的一端设置有被动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述被动锥齿轮啮合设置，所述横转轴的另一端与所述发电机组的输入轴连接；所述竖主转轴和所述横转轴通过轴承与支撑架转动连接，所述支撑架与塔架内部的侧壁固接；
所述气泡制造装置设置在所述雨水能量利用装置的下方，包括喷气盘、入气管和气泵；所述喷气盘为横置的中空盘状物，所述喷气盘的上壁为密布通孔结构，通过密布通孔将喷气盘内部与外部实现气体连通，在喷气盘的底部中央设置有气体入口，所述入气管一端与所述气体入口连通，另一端设置在塔架外部，在所述入气管上设置有用于增强入气管内压力的气泵；所述喷气盘的外径小于所述塔架的内径；
所述出水部件设置在塔架的底端，包括处理水出水口和电磁阀，所述电磁阀设置在所述处理水出水口上，用于控制所述处理水出水口的开闭；
设置在上折板上的所述侧毛刷能够向下滑动；
在所述上过滤板上部设置有容置槽，所述容置槽用于容置上升后的上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板，并通过齿轮传动对上过滤板、活性炭吸附层和下过滤板进行置换；
所述上折板的位置位于所述风电叶片转动到最下处的位置，且上折板的长度大于等于风电叶片的长度；
所述水体加热部件的所述电热丝外部包设有防水密封罩；
所述智能防冻风力发电装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制下滑轮的转动、电磁簧的伸长和缩短、电阻加热棒的通电、水体加热部件的通电、气泵的启动以及电磁阀的开闭；
所述上过滤板的过滤孔径大于所述下过滤板的过滤孔径；
所述活性炭吸附层的多孔板的孔径大于所述喷气盘的通孔的孔径。
2.根据权利要求1所述的智能防冻风力发电装置，其特征在于，所述喷气盘的通孔的孔径为1.2~2.5mm。
3.根据权利要求1所述的智能防冻风力发电装置，其特征在于，在所述风电叶片上还设置有温感部件。
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