CN112727714B - 一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法，所述车体的上表面固定连接有蓄电池，所述车体的后表面安装有电源开关，所述车体的上表面焊接有限位管，所述车体的上表面固定连接有液压缸；通过电动机两个不同转速的输出轴与主动齿轮和从动齿轮配合，在两种不同的转速下，驱动主动齿轮和从动齿轮振动机构产生两种不同的激振频率，这两种不同的激振频率被弧形垫接收，其表面会一直与纯不规则曲面体的扇叶直接相切接触，增大接收面积的同时，可分别与叶片的高阶固有频率更准确的耦合，从而使叶片的局部产生共振，以达到去除覆冰的目的，除冰效果好，避免设备损坏，提高本装置的使用寿命，省时省力。

Description

一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法

技术领域

本发明涉及风电发电配设工具领域，具体为一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法。

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，现已大规模应用于海边、山谷与高海拔等具有高速气流特性区域。同时也由于其工作环境的气温特殊性，风力发电机的扇叶受到气流所产生的液体附着，极易冻结产生冰体结晶，加大设备负担与危险性，且相关规定扇叶结冰后风机必须停止运行直至冰晶融化，影响了资源生产效率。现有的相关除冰装置通过双速电动机与凸轮/齿轮组配合，在两种不同的转速下，驱动凸轮/齿轮振动机构产生两种不同的激振频率，这两种不同的激振频率可分别与扇叶的高阶固有频率耦合，从而使叶片的局部产生共振，以达到去除覆冰的目的。

但是，这种除冰装置需要在风力发电机建成伊始就固定安装在每个扇叶上，在使用较长时间后导致的设备老化失灵使得除冰装置的维修极其困难。且由于其固定的安装方式，所产生的共振只能达到局部除冰的效果，如果装置于大尺寸型号的风力发电机则可能造成除冰效果不完善，而加大其激振频率则可能造成无法与扇叶的高阶固有频率耦合，故现有的除冰装置容错率较低。同时，风力发电机的扇叶是一种纯不规则曲面体，现有技术的除冰装置是由齿轮箱体或齿轮直接与扇叶表面接触，如果齿轮的硬度大于扇叶的硬度，则扇叶表面极易产生疲劳裂纹，疲劳裂纹会随着时间的发展不断扩大甚至引起扇叶断裂，造成危险事故的发生；如果齿轮的硬度小于扇叶的硬度，则长时间的运行会导致齿轮的齿面沿受力方向发生塑性变形，导致齿根折断，无法发出与扇叶的高阶固有频率耦合的频率，导致设备损坏。

为此，提出一种由地面上起降安装控制、能够适应不同尺寸型号叶片、除冰机构可进给并且拥有柔性传递特性的一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电发电用叶片除冰装置及除冰方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电发电用叶片除冰装置，包括车体，所述车体的上表面固定连接有蓄电池，所述车体的后表面安装有电源开关，所述车体的上表面焊接有限位管，所述车体的上表面固定连接有液压缸，所述液压缸的活塞杆固定连接有连杆，所述连杆的外侧壁固定连接有第一壳体，所述第一壳体的上表面焊接有卡钳基座，所述卡钳基座的内侧壁两侧对称通过四个弹簧固定连接有卡钳，所述第一壳体的上表面两侧对称通过八个六角头螺栓螺纹连接有两个气缸，所述气缸的活塞杆固定连接有两个推杆，所述推杆的外侧壁固定连接有第二壳体，所述第二壳体的上表面固定连接有弧形垫，所述第二壳体的下表面卡接有箱盖，所述第二壳体的内侧壁两侧对称固定连接有两个齿轮杆，所述第二壳体的后表面焊接有双速电动机。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第一壳体的后表面固定连接有支撑凸台，所述限位管的顶部插入所述支撑凸台的内部。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第二壳体的后表面两侧对称焊接有两个凸台，所述推杆远离所述气缸的一端焊接于所述凸台的内部。

作为本技术方案的进一步优选的：所述双速电动机的输出轴通过连接轴固定连接有主动齿轮。

作为本技术方案的进一步优选的：两个所述齿轮杆的外侧壁固定连接有两个从动齿轮，所述从动齿轮的齿面与所述主动齿轮啮合。

作为本技术方案的进一步优选的：所述双速电动机的外表面设有电源接口。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第一壳体的外表面设有电源接口。

本发明提供一种风电发电用叶片除冰装置的除冰方法，包括以下步骤：

步骤一、地面上的工作人员预先了解所需要除冰的风力发电机的尺寸信息；

步骤二、通过电源开关控制设备运转，连杆上升到相应位置后，卡钳受到扇叶根部圆柱体的挤压，使得弹簧被挤压；

步骤三、在上升过程中的卡钳扩张过盈连接扇叶根部圆柱体，随后弹簧缩回，卡钳钳住扇叶，固定整体设备；

步骤四、随后工作人员控制气缸使得推杆前进，推杆带动第二壳体及其组件前进；

步骤五、启动双速电动机，双速电动机的输出轴通过连接轴带动两个主动齿轮旋转，两个主动齿轮与两个从动齿轮互相啮合，组成两组齿轮副，由于双速电动机传递给连接轴的是两组不同的转速，所以两组主动齿轮啮合于从动齿轮形成的齿轮副会产生两种不同的激振频率，在第二壳体被推杆推动前进的过程中不断处理扇叶每个位置的覆冰。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本装置为整体机构基于地面上的移动设备，由液压缸控制的连杆与卡钳机构配合，不需要在风力发电机建造过程中就附加于扇叶造成负担与维修不便；

二、通过电动机两个不同转速的输出轴与主动齿轮和从动齿轮配合，在两种不同的转速下，驱动主动齿轮和从动齿轮振动机构产生两种不同的激振频率，这两种不同的激振频率被弧形垫接收，其表面会一直与纯不规则曲面体的扇叶直接相切接触，增大接收面积的同时，可分别与叶片的高阶固有频率更准确的耦合，从而使叶片的局部产生共振，以达到去除覆冰的目的，除冰效果好，避免设备损坏，提高本装置的使用寿命，省时省力。

附图说明

图1为本发明的拆分结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的车体结构示意图；

图4为本发明的第一壳体与第二壳体拆分结构示意图；

图5为本发明的第一壳体结构示意图；

图6为图5的A区局部放大结构示意图；

图7为图5的B区局部放大结构示意图；

图8为本发明的卡钳结构示意图；

图9为图8的C区局部放大结构示意图；

图10为本发明第一壳体另一视角的结构示意图；

图11为图10的D区局部放大结构示意图；

图12为本发明第一壳体另一视角的结构示意图；

图13为本发明的双速电机与主动齿轮和从动齿轮的连接结构示意图；

图14为本发明的卡钳与扇叶配合结构示意图。

图中：2、气缸；3、推杆；4、第二壳体；401、齿轮杆；402、凸台；5、弧形垫；6、第一壳体；601、支撑凸台；602、卡钳基座；603、第一电源接口；7、双速电动机；701、电源接口；702、连接轴；9、主动齿轮；10、从动齿轮；13、六角头螺栓；14、卡钳；1401、弹簧；15、箱盖；16、连杆；17、车体；1701、限位管；1702、液压缸；18、蓄电池；19、电源开关。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种风电发电用叶片除冰装置，包括车体17，车体17的上表面固定连接有蓄电池18，车体17的后表面安装有电源开关19，车体17的上表面焊接有限位管1701，车体17的上表面固定连接有液压缸1702，液压缸1702的活塞杆固定连接有连杆16，连杆16的外侧壁固定连接有第一壳体6，第一壳体6的上表面焊接有卡钳基座602，卡钳基座602的内侧壁两侧对称通过四个弹簧1401固定连接有卡钳14，第一壳体6的上表面两侧对称通过八个六角头螺栓13螺纹连接有两个气缸2，气缸2的活塞杆固定连接有两个推杆3，推杆3的外侧壁固定连接有第二壳体4，第二壳体4的上表面固定连接有弧形垫5，第二壳体4的下表面卡接有箱盖15，第二壳体4的内侧壁两侧对称固定连接有两个齿轮杆401，第二壳体4的后表面焊接有双速电动机7。

本实施例中，具体的：第一壳体6的后表面固定连接有支撑凸台601，支撑凸台601的内侧壁焊接有限位管1701，在设备非工作或运载过程中，支撑凸台601与限位管1701配合固定，防止第一壳体6与连杆16形成非垂直关系，导致影响设备运行精度。

本实施例中，具体的：第二壳体4的后表面两侧对称焊接有两个凸台402，凸台402的内侧壁铰接有推杆3，推杆3的外侧壁与凸台402与气缸2固定连接，形成三点固定，提高第二壳体4的前进与后退运动的稳定性。

本实施例中，具体的：弹簧1401的外表面固定连接有卡钳14，卡钳14受到扇叶根部圆柱体的挤压时弹簧1401缩回，在上升过程中的卡钳14扩张过盈连接扇叶根部圆柱体后弹簧1401伸张，使卡钳14达到钳固的效果。

本实施例中，具体的：双速电动机7的型号为YD(IP54)。

本实施例中，具体的：弧形垫5的具体材料为具有可塑性与传震性能的ZT1028囊体塑胶材料，弧形垫5将受到的第二壳体4由两组齿轮啮合所产生的两种不同的激振频率，传递给扇叶。

本实施例中，具体的：双速电动机7通过连接轴702固定连接主动齿轮9，主动齿轮9为非标准渐开线齿轮，相较于标准直齿圆柱渐开线齿，模数大于其分度圆对应的模数值，致使齿轮的抗弯系数增大、中心距变小，震动系数变大，以适应此机构所需的震动频率、抗金属疲劳长时间高强度运行的需求。

本实施例中，具体的：两个齿轮杆401的外侧壁固定连接有两个从动齿轮10，从动齿轮10的齿面啮合于主动齿轮9，形成震动频率起始点，由连接轴702和齿轮杆401传递给弧形垫5，对风电发电用叶片进行除冰。

本实施例中，具体的：蓄电池18的电性输出端与电源开关19的电性输入端电性连接，蓄电池18的电性输出端与第一电源接口603的电性输入端电性连接，第一电源接口603的电性输出端与电源接口701的电性输入端电性连接。由地面上的工作人员所控制双速电动机7的转速。

本发明提供一种风电发电用叶片除冰装置的除冰方法，包括以下步骤：

步骤一、地面上的工作人员预先了解所需要除冰的风力发电机的尺寸信息；

步骤二、通过电源开关19控制设备运转，连杆16上升到相应位置后，卡钳14受到扇叶根部圆柱体的挤压，使得弹簧1401被挤压；

步骤三、在上升过程中的卡钳14扩张过盈连接扇叶根部圆柱体，随后弹簧1401缩回，卡钳14钳住扇叶，固定整体设备；

步骤四、随后工作人员控制气缸2使得推杆3前进，推杆3带动第二壳体4及其组件前进；

步骤五、启动双速电动机7，双速电动机7的输出轴通过连接轴702带动两个主动齿轮9旋转，两个主动齿轮9与两个从动齿轮10互相啮合，组成两组齿轮副，由于双速电动机7传递给连接轴702的是两组不同的转速，所以两组主动齿轮9啮合于从动齿轮10形成的齿轮副会产生两种不同的激振频率，在第二壳体4被推杆3推动前进的过程中不断处理扇叶每个位置的覆冰。

工作原理：由于双速电动机7传递给连接轴702的是两组不同的转速，所以两组主动齿轮9啮合于从动齿轮10形成的齿轮副会产生两种不同的激振频率，这两种不同的激振频率由第二壳体4传递，直至被弧形垫5接收，由于弧形垫5的柔体特性，即使除冰装置在进给过程中，其表面也会一直与纯不规则曲面体的扇叶直接相切接触，增大接收面积的同时可分别与叶片的高阶固有频率耦合，从而使叶片的局部产生共振，在第二壳体4被推杆3推动前进的过程中不断处理扇叶每个位置的覆冰，从而达到完整去除叶片整体覆冰的目的，除冰效果好，避免设备损坏，省时省力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种风电发电用叶片除冰装置，包括车体(17)，其特征在于：所述车体(17)的上表面固定连接有蓄电池(18)，所述车体(17)的后表面安装有电源开关(19)，所述车体(17)的上表面焊接有限位管(1701)，所述车体(17)的上表面固定连接有液压缸(1702)，所述液压缸(1702)的活塞杆固定连接有连杆(16)，所述连杆(16)的外侧壁固定连接有第一壳体(6)，所述第一壳体(6)的上表面焊接有卡钳基座(602)，所述卡钳基座(602)的内侧壁两侧对称通过四个弹簧(1401)固定连接有卡钳(14)，所述第一壳体(6)的上表面两侧对称通过八个六角头螺栓(13)螺纹连接有两个气缸(2)，所述气缸(2)的活塞杆固定连接有两个推杆(3)，所述推杆(3)的外侧壁固定连接有第二壳体(4)，所述第二壳体(4)的上表面固定连接有弧形垫(5)，所述第二壳体(4)的下表面卡接有箱盖(15)，所述第二壳体(4)的内侧壁两侧对称固定连接有两个齿轮杆(401)，所述第二壳体(4)的后表面焊接有双速电动机(7)，所述双速电动机(7)的输出轴通过连接轴(702)固定连接有主动齿轮(9)，两个所述齿轮杆(401)的外侧壁固定连接有两个从动齿轮(10)，所述从动齿轮(10)的齿面与所述主动齿轮(9)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种风电发电用叶片除冰装置，其特征在于：所述第一壳体(6)的后表面固定连接有支撑凸台(601)，所述限位管(1701)的顶部插入所述支撑凸台(601)的内部。

3.根据权利要求1所述的一种风电发电用叶片除冰装置，其特征在于：所述第二壳体(4)的后表面两侧对称焊接有两个凸台(402)，所述推杆(3)远离所述气缸(2)的一端焊接于所述凸台(402)的内部。

4.根据权利要求1所述的一种风电发电用叶片除冰装置，其特征在于：所述双速电动机(7)的外表面设有电源接口(701)。

5.根据权利要求1所述的一种风电发电用叶片除冰装置，其特征在于：所述第一壳体(6)的外表面设有第一电源接口(603)。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的风电发电用叶片除冰装置的除冰方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、地面上的工作人员预先了解所需要除冰的风力发电机的尺寸信息；

步骤二、通过电源开关控制设备运转，连杆上升到相应位置后，卡钳受到扇叶根部圆柱体的挤压，使得弹簧被挤压；

步骤三、在上升过程中的卡钳扩张过盈连接扇叶根部圆柱体，随后弹簧缩回，卡钳钳住扇叶，固定整体设备；

步骤四、随后工作人员控制气缸使得推杆前进，推杆带动第二壳体及其组件前进；

步骤五、启动双速电动机，双速电动机的输出轴通过连接轴带动两个主动齿轮旋转，两个主动齿轮与两个从动齿轮互相啮合，组成两组齿轮副，由于双速电动机传递给连接轴的是两组不同的转速，所以两组主动齿轮啮合于从动齿轮形成的齿轮副会产生两种不同的激振频率，在第二壳体被推杆推动前进的过程中不断处理扇叶每个位置的覆冰。

Images