CN112576459A

CN112576459A - 一种风力机叶片防冰系统

Info

Publication number: CN112576459A
Application number: CN202011581399.9A
Authority: CN
Inventors: 周文平
Original assignee: Liupanshui Normal University
Current assignee: Liupanshui Normal University
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-03-30

Abstract

本发明公开了一种风力机叶片防冻系统，涉及风力机装置技术领域。本发明包括热回收系统和加热系统。热回收系统包括有防冻水箱、水泵、齿轮箱冷却器单元、发电机冷却器单元、二位三通电磁阀、电动风扇冷却单元；加热系统包括电子式温控开关、流体滑环、主轴、轮毂、叶片及加热管道、单向阀。通过设置热回收系统和加热系统，防冻水将风力发电机机舱内齿轮箱润滑油及发电机冷却水冷却设备后产生的热量收集起来，在环境温度较低而可能引起结冰时，将收集的热量输送到叶片内部，对叶片进行加热，防止表面结冰，可以有效节约能源、降低防冰作业成本，提高风力机运行效率。

Description

一种风力机叶片防冰系统

技术领域

本发明属于风力机装置技术领域，特别是涉及一种风力机叶片防冰系统。

背景技术

作为一种绿色环保无污染的能源，全球范围内，风力发电越来越受到重视和发展。当风力机在冬季运行时，温度低且湿度大，冻雨、云层中的过冷水滴等容易导致叶片发生结冰现象。叶片结冰后不仅会改变叶片几何形状，降低气动性能，影响机组的效益，还会导致材料载荷、结构、性能等发生改变。因此，在低温条件下防止风力机叶片结冰至关重要。

现阶段的风力机主动防冰方法主要有热能防冰和涂层防冰。涂层防冰并不能实现有效的防冰，必须结合其他主动法；而热能防冰会消耗额外的能量，且电阻线圈容易引起雷击，使风力发电的效率和安全性下降。因此，有必要开发一种低能耗、高安全性的风力机叶片防冰系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力机叶片防冻系统，将风力机运行过程中齿轮箱、发电机产生的热量收集起来，在环境温度较低时，利用收集的热量代替传统的电阻线圈发热的方式对叶片进行加热，防止叶片表面结冰。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：防冻水箱的输出端连接水泵入口，水泵出口与齿轮箱冷却器单元和发电机冷却器单元的冷流体通道输入端连接，齿轮箱冷却器单元与发电机冷却器单元的冷流体通道输出端与二位三通电磁阀的输入端P相连；齿轮箱冷却器单元的热流体通道输入端连接齿轮箱润滑油泵，输出端连接齿轮箱，发电机冷却器单元的热流体通道输入端连接发电机冷却水泵，输出端连接发电机冷却水箱；二位三通电磁阀的输出端A连接电动风扇冷却单元输入端，电动风扇冷却单元的输出端连接防冻水箱的输入端；轮毂固定安装在主轴前端部，流体滑环的旋转侧固定安装在主轴后端部，叶片固定安装在轮毂上，加热管道安装在主轴及叶片内部，电子式温控开关连接二位三通电磁阀控制线圈，二位三通电磁阀输出端B连接流体滑环的固定侧进口A，流体滑环的旋转侧出口C连接加热管道进口端，流体滑环旋转侧进口D连接加热管道出口端，流体滑环固定侧出口B连接单向阀。

本发明的工作原理是：采用防冻水冷却方式对齿轮箱润滑油及发电机冷却水进行冷却的同时，防冻水吸热后温度升高，并将风力机机舱内产生的热量收集；再由二位三通电磁阀控制防冻水的流动方向：当电子式温控开关检测环境温度较高时，电磁阀控制线圈不通电，防冻水直接进入电动风扇冷却单元进行有效降温；当温度较低而可能结冰时，电磁阀控制线圈通电，防冻水经流体滑环、加热管道进入叶片内部进行加热，防止叶片表面结冰；加热叶片后的防冻水重新经流体滑环、单向阀进入防冻水箱，循环进行工作。

本发明的有益效果是：通过设置热回收系统和加热系统，防冻水将风力发电机机舱内齿轮箱润滑油及发电机冷却水冷却设备后产生的热量收集起来，在环境温度较低而可能引起结冰时，将收集的热量输送到叶片内部，对叶片进行加热，防止表面结冰，可以有效节约能源、降低防冰作业成本，提高风力机运行效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种风力机叶片防冰系统，包括热回收系统和加热系统，热回收系统包括有防冻水箱、水泵、齿轮箱冷却器单元、发电机冷却器单元、二位三通电磁阀、电动风扇冷却单元，防冻水箱的输出端连接水泵入口，水泵出口与齿轮箱冷却器单元和发电机冷却器单元的冷流体通道输入端连接，齿轮箱冷却器单元与发电机冷却器单元的冷流体通道输出端与二位三通电磁阀的输入端P相连，二位三通电磁阀的输出端A连接电动风扇冷却单元输入端，电动风扇冷却单元的输出端连接防冻水箱的输入端。

加热系统包括电子式温控开关、流体滑环、主轴、轮毂、叶片及加热管道、单向阀，轮毂固定安装在主轴前端部，流体滑环的旋转侧固定安装在主轴后端部，叶片固定安装在轮毂上，加热管道安装在主轴及叶片内部，电子式温控开关连接二位三通电磁阀控制线圈，二位三通电磁阀输出端B 连接流体滑环的固定侧进口A，流体滑环的旋转侧出口C连接加热管道进口端，流体滑环旋转侧进口D连接加热管道出口端，流体滑环固定侧出口 B连接单向阀。

齿轮箱冷却器单元的热流体通道输入端连接齿轮箱润滑油泵，输出端连接齿轮箱。

发电机冷却器单元的热流体通道输入端连接发电机冷却水泵，输出端连接发电机冷却水箱。

本实施例的一个具体应用为：在系统工作过程中，水泵将防冻水箱内的防冻水同时泵入齿轮箱冷却器单元和发电机冷却器单元，对齿轮箱润滑油及发电机冷却水进行冷却，防冻水变为温度较高的水后进入二位三通电磁阀。二位三通电磁阀受电子式温控开关的控制，当检测到环境温度高于 0℃时，电磁阀不通电，输入端P及输出端A相连，防冻水进入电动风扇冷却单元进行冷却后，回到防冻水箱。当环境温度低于0℃时，电磁阀通电，将输入端P及输出端B相连，防冻水进入流体滑环的固定侧进口A，并依次经流体滑环旋转侧出口C、加热管道、流体滑环旋转侧进口D、流体滑环固定侧出口B、单向阀后进入防冻水箱，然后再次经加热升温，依次循环，进行连续的叶片防冰作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种风力机叶片防冰系统，其特征在于，包括热回收系统和加热系统，所述热回收系统包括有防冻水箱、水泵、齿轮箱冷却器单元、发电机冷却器单元、二位三通电磁阀、电动风扇冷却单元，所述防冻水箱的输出端连接水泵入口，所述水泵出口与齿轮箱冷却器单元和发电机冷却器单元的冷流体通道输入端连接，所述齿轮箱冷却器单元与发电机冷却器单元的冷流体通道输出端与二位三通电磁阀的输入端P相连，所述二位三通电磁阀的输出端A连接电动风扇冷却单元输入端，所述电动风扇冷却单元的输出端连接防冻水箱的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种风力机叶片防冰系统，其特征在于所述加热系统包括电子式温控开关、流体滑环、主轴、轮毂、叶片及加热管道、单向阀，所述轮毂固定安装在主轴前端部，所述流体滑环的旋转侧固定安装在主轴后端部，所述叶片固定安装在轮毂上，所述加热管道安装在主轴及叶片内部，所述电子式温控开关连接二位三通电磁阀控制线圈，所述二位三通电磁阀输出端B连接流体滑环的固定侧进口A，所述流体滑环的旋转侧出口C连接加热管道进口端，所述流体滑环旋转侧进口D连接加热管道出口端，所述流体滑环固定侧出口B连接单向阀。

3.根据权利要求1所述的一种风力机叶片防冰系统，其特征在于，所述齿轮箱冷却器单元的热流体通道输入端连接齿轮箱润滑油泵，热流体通道输出端连接齿轮箱。

4.根据权利要求1所述的一种风力机叶片防冰系统，其特征在于，所述发电机冷却器单元的热流体通道输入端连接发电机冷却水泵，热流体通道输出端连接发电机冷却水箱。