CN109751205A - 风力机叶片防除冰机构 - Google Patents

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李岩
李晓娟
许智
冯放
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Abstract

风力机叶片防除冰机构属于防除冰技术；在轮毂上通过旋转接头B配装叶片，在叶片内安装冷凝器，冷凝器的两端分别与旋转接头B连接，在主轴后端部上安装旋转接头A，蒸汽输送管B和液体回流管A配置在主轴轴腔内，蒸汽输送管B的两端分别与旋转接头A和旋转接头B连接，液体回流管A的两端分别与旋转接头B和旋转接头A连接，输热管将齿轮传动箱、发电机与蓄热器连通，在蓄热器内配装蒸发器，蒸汽输送管A的两端分别连接在蒸发器和旋转接头A上，液体回流管B的两端分别连接在旋转接头A和蒸发器上，液泵和阀门配装在液体回流管B上；本机构利用风力机自身产生的废弃热能进行叶片防除冰作业，节约能源，作业成本低，作业效果好。

Description

风力机叶片防除冰机构
技术领域
本发明创造属于防除冰技术，主要涉及一种用于风力机叶片上的防除冰机构。
背景技术
风力机在含有过冷水滴的大气条件下运行时会在叶片部位发生结冰现象，结冰会影响叶片的气动特性，导致风力机的输出功率降低，甚至使风力机停机，同时还会使叶片载荷发生变化，影响风力机的结构强度和疲劳寿命，造成安全事故。当风力机与公路、房屋和运输线路相邻时，从风力机叶片上脱落的大冰凌会给工程服务人员和附近的居民产生严重的威胁。此外，结冰也会影响风速仪的可靠性，产生不准确的风速测量。
目前，国内外关于风力机叶片的防除冰技术研究主要是围绕电阻线圈加热法、机械法和涂层法进行的，这几种技术的缺点都比较明显：电阻线圈加热及热气除冰方法存在热传导效率低、消耗能源大、电阻线圈还容易引起雷击的问题；机械法除冰工作强度大，效率低；涂层法防冰并不能实现有效的防除冰，必须结合其他主动法。因此，为了保证风力机的安全、可靠、高效运行，有必要研究一种低能耗、安全高效的叶片防除冰机构。
生产作业实践中，风力机进行风能转化为电能过程均会以余热的形式产生能量损失，其中风力发电机组的主要发热部件是发电机和齿轮箱。发电机中磁体的居里温度是80℃，高于此温度磁体将被消磁，造成发电机损坏，齿轮箱由于摩擦而产生热量使润滑油温度升高，润滑油粘度随温度的升高而降低，润滑油膜变薄、损坏，从而产生更多的摩擦热量。因此，为保证风力机正常作业，都必须在风力机系统中增设一套用于对发电机和齿轮箱进行冷却处理的装置，存在结构复杂、制造成本提高、尤其是热能的损失浪费。
发明内容
本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，研究设计一种风力机叶片防除冰机构，通过将风力机发电设备中的发电机、齿轮箱运行中产生的废弃热能收集起来，用相变传热的方式将热量输送至叶片进行防除冰作业，达到结构简单、节约能源、防除冰效果好的目的。
本发明创造的目的是这样实现的:主轴可转动的配装在齿轮传动箱上，且与齿轮传动箱连接，轮毂固装在主轴前端部上，齿轮传动箱通过传动轴与发电机连接，在所述轮毂上通过旋转接头B可转动的配装叶片，在所述叶片内安装冷凝器，所述冷凝器的进口端和出口端分别与旋转接头B的旋转端固定连接；在主轴后端部上安装旋转接头A，蒸汽输送管B和液体回流管A配置在主轴轴腔内，所述蒸汽输送管B的进汽端和出汽端分别与旋转接头A的旋转端和旋转接头B的固定端连接，液体回流管A的进液端和出液端分别与旋转接头B的固定端和旋转接头A的旋转端连接；
输热管将齿轮传动箱、发电机与蓄热器连通，在蓄热器内配装蒸发器，蒸汽输送管A的进汽端和出汽端分别连接在蒸发器的出汽口和旋转接头A的固定端上，液体回流管B的进液端和出液端分别连接在旋转接头A的固定端和蒸发器的回液口上；在所述液体回流管B上依次配装液泵和阀门，至此构成风力机叶片防除冰机构。本发明创造充分利用了风力机发电设备运行中产生的废弃热能，通过相变传热的方法将该废弃热能输送至风力机叶片内完成对风力机叶片的防止结冰和结冰后的除冰处理作业，具有结构新颖、合理、简单、废弃热能利用效率高、节约能源、降低防除冰作业成本、防除冰效果好、保证设备运行安全性高的特点。
附图说明
图1是风力机叶片防除冰机构总体结构示意图。
图中件号说明：
1、叶片、2、轮毂、3、主轴、4、齿轮传动箱、5、液体回流管A、6、蒸汽输送管B、7、旋转接头A、8、液泵、9、液体回流管B、10、蒸汽输送管A、11、阀门、12、蒸发器、13、蓄热器、14、输热管、15、发电机、16、传动轴、17、冷凝器、18、旋转接头B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。
一种风力机叶片防除冰机构，主轴3可转动的配装在齿轮传动箱4上，且与齿轮传动箱4连接，轮毂2固装在主轴3前端部上，齿轮传动箱4通过传动轴16与发电机15连接，在所述轮毂2上通过旋转接头B18可转动的配装叶片1，在所述叶片1内安装冷凝器17，所述冷凝器17的进口端和出口端分别与旋转接头B18的旋转端固定连接；在主轴3后端部上安装旋转接头A7，蒸汽输送管B6和液体回流管A5配置在主轴3轴腔内，所述蒸汽输送管B6的进汽端和出汽端分别与旋转接头A7的旋转端和旋转接头B18的固定端连接，液体回流管A5的进液端和出液端分别与旋转接头B18的固定端和旋转接头A7的旋转端连接；输热管14将齿轮传动箱4、发电机15与蓄热器13连通，在蓄热器13内配装蒸发器12，蒸汽输送管A10的进汽端和出汽端分别连接在蒸发器12的出汽口和旋转接头A7的固定端上，液体回流管B9的进液端和出液端分别连接在旋转接头A7的固定端和蒸发器12的回液口上；在所述液体回流管B9上依次配装液泵8和阀门11。
作业使用时，风力吹动叶片1，依次经旋转接头B18、轮毂2、主轴3、齿轮传动箱4、传动轴16驱动发电机15转动，进行发电作业，与此同步，齿轮传动箱4和发电机15产生的废弃热量通过输热管14输送至蓄热器13内蓄留保存。当叶片1需要进行防除冰作业时，打开阀门11，开启液泵8，蓄热器13向蒸发器12施加热载荷，工质在蒸发器12内产生的蒸汽依次经蒸汽输送管A10、旋转接头A7、蒸汽输送管B6、旋转接头B18进入冷凝器17内与叶片1完成热交换，防止叶片1结冰或进行对叶片1的除冰处理，进入冷凝器17内的蒸汽降温后冷凝成液体，在液泵8吸力作用下，液体依次通过旋转接头B18、液体回流管A5、旋转接头A7、液体回流管B9、液泵8、阀门11回流到蒸发器12内再次加热升温汽化，依次循环，进行连续的叶片1防除冰作业。

Claims (1)

1.一种风力机叶片防除冰机构，主轴(3)可转动的配装在齿轮传动箱(4)上，且与齿轮传动箱(4)连接，轮毂(2)固装在主轴(3)前端部上，齿轮传动箱(4)通过传动轴(16)与发电机(15)连接，其特征在于：在所述轮毂(2)上通过旋转接头B(18)可转动的配装叶片(1)，在所述叶片(1)内安装冷凝器(17)，所述冷凝器(17)的进口端和出口端分别与旋转接头B(18)的旋转端固定连接；在主轴(3)后端部上安装旋转接头A(7)，蒸汽输送管B(6)和液体回流管A(5)配置在主轴(3)轴腔内，所述蒸汽输送管B(6)的进汽端和出汽端分别与旋转接头A(7)的旋转端和旋转接头B(18)的固定端连接，液体回流管A(5)的进液端和出液端分别与旋转接头B(18)的固定端和旋转接头A(7)的旋转端连接；输热管(14)将齿轮传动箱(4)、发电机(15)与蓄热器(13)连通，在蓄热器(13)内配装蒸发器(12)，蒸汽输送管A(10)的进汽端和出汽端分别连接在蒸发器(12)的出汽口和旋转接头A(7)的固定端上，液体回流管B(9)的进液端和出液端分别连接在旋转接头A(7)的固定端和蒸发器(12)的回液口上；在所述液体回流管B(9)上依次配装液泵(8)和阀门(11)。
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