CN113339211A - 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法 - Google Patents

一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113339211A
CN113339211A CN202110684570.7A CN202110684570A CN113339211A CN 113339211 A CN113339211 A CN 113339211A CN 202110684570 A CN202110684570 A CN 202110684570A CN 113339211 A CN113339211 A CN 113339211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
icing
ultrasonic
coating
blade
deicing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110684570.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李存义
朱志成
韩毅平
李筑新
黄大金
龚伟
李嘉鑫
帖超敏
王海东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Longyuan Guizhou Wind Power Generation Co Ltd
Zhongneng Power Tech Development Co Ltd
Original Assignee
Longyuan Guizhou Wind Power Generation Co Ltd
Zhongneng Power Tech Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Longyuan Guizhou Wind Power Generation Co Ltd, Zhongneng Power Tech Development Co Ltd filed Critical Longyuan Guizhou Wind Power Generation Co Ltd
Priority to CN202110684570.7A priority Critical patent/CN113339211A/zh
Publication of CN113339211A publication Critical patent/CN113339211A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/40—Ice detection; De-icing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法，它涉及防冰除冰系统领域。包括防冰涂层和超声波换能器，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层，所述的超声波换能器采用压电陶瓷。本发明使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。

Description

一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法
技术领域
本发明涉及的是防冰除冰系统领域，具体涉及一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法。
背景技术
风电作为新型绿色能源一直受到国家高度重视，截止2020年底，全国累计风电装机达2.81亿千瓦，稳居全球第一。然而，中国有大量风场位于易遭覆冰影响的北方高寒地带和中南部山区，冰冻现象对发电量、电网调度和运行可靠性产生一定程度的影响，甚至引发严重的安全事故。目前，市面上多采用单一的防冰除冰技术，却未能解决覆冰难题。
综上所述，本发明设计了一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法，具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，包括防冰涂层和超声波换能器，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层，所述的超声波换能器采用压电陶瓷。
作为优选，所述的超声波换能器之间的空隙处也设置有防冰涂层。
作为优选，所述的超声波换能器的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器。所述的超声波换能器连接电源正负极。
作为优选，所述的防冰涂层采用核壳结构聚合物乳液防冰体系.
一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法流程如下：在极端结冰情况，利用结冰检测传感器实时监测覆冰厚度，当覆冰厚度超过一定阈值时，结冰检测系统给超声波PLC控制器发布启动除冰信号，超声波发生器控制叶片表面压电陶瓷起振，叶片表面的高频超声波引起固体介质的振荡，在界面产生剪切力，结合涂层减低冰粘附强度的作用，可大幅降低超声波换能器的功率消耗，提高除冰效率。
本发明是一种涂层与超声波联合防冰除冰的方法，压电陶瓷产生的超声波引起固体介质的高频振荡，在叶片表面与冰层的结合面产生很强的剪切力，使冰层产生微裂纹和很薄的水膜，同时采用超低冰粘附的涂层大幅降低叶片表面与冰的粘附强度，使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。
本发明的有益效果：本发明的系统结构设计合理，使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的超声波换能器的分布示意图；
图3为本发明的超声波除冰系统控制逻辑图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，包括防冰涂层1和超声波换能器2，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器2，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层1，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层1，所述的超声波换能器2采用压电陶瓷。
所述的超声波换能器2之间的空隙处也设置有防冰涂层1。
所述的超声波换能器2的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器。
所述的防冰涂层1采用核壳结构聚合物乳液防冰体系。
一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法流程如下：在极端结冰情况，利用结冰检测传感器实时监测覆冰厚度，当覆冰厚度超过一定阈值时，结冰检测系统给超声波PLC控制器发布启动除冰信号，超声波发生器控制叶片表面压电陶瓷起振，叶片表面的高频超声波引起固体介质的振荡，在界面产生剪切力，结合涂层减低冰粘附强度的作用，可大幅降低超声波换能器的功率消耗，提高除冰效率。
本具体实施方式的涂层辅助超声波联合除冰系统包括防冰涂层和超声波除冰装置。风电机组叶片前缘覆冰较为严重，从叶尖到叶片中段前缘覆冰量呈现逐渐增多的规律，因此针对前缘采用超声波和涂层结合的方式除冰，针对后缘次严重覆冰区域采用超低冰粘附涂层防冰。
本具体实施方式的超声波换能器分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器，可最大程度提高除冰效率和降低成本。叶片前缘相邻两组超声换能器之间的空白区域同样涂覆超低冰粘附涂层。
前缘严重覆冰区域采用超声波技术除冰，剩余次要覆冰区域采用涂层防冰。轻、中覆冰情况主要依靠涂层防冰，针对严重覆冰情况，采用涂层和超声波结合除冰技术。防冰涂层采用核壳结构聚合物乳液防冰体系，结冰之前，利用涂层表面微纳结构中滞留的空气促进水滴的反弹以及冷凝水液滴合并引发自移动来防冰。当发生结冰时，涂层微纳结构中的亲水壳中所含的亲水基团能够进一步吸水，而后形成极薄的一层水溶液，该水溶液具有较低的冰点，使涂层的表面形成不结冰的水膜，使叶片表面的冰层在较低剪切力下即可除去。
本具体实施方式是一种涂层与超声波联合防冰除冰系统，压电陶瓷产生的超声波引起固体介质的高频振荡，在叶片表面与冰层的结合面产生很强的剪切力，使冰层产生微裂纹和很薄的水膜，同时采用超低冰粘附的涂层大幅降低叶片表面与冰的粘附强度，使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法，包括防冰涂层(1)和超声波换能器(2)，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器(2)，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层(1)，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层(1)，所述的超声波换能器(2)采用压电陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，所述的超声波换能器(2)之间的空隙处也设置有防冰涂层(1)。
3.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，所述的超声波换能器(2)的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器；所述的超声波换能器连接电源正负极。
4.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法，其特征在于，所述的防冰涂层(1)采用核壳结构聚合物乳液防冰体系。
5.一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法，其特征在于，具体流程如下：在极端结冰情况，利用结冰检测传感器实时监测覆冰厚度，当覆冰厚度超过一定阈值时，结冰检测系统给超声波PLC控制器发布启动除冰信号，超声波发生器控制叶片表面压电陶瓷起振，叶片表面的高频超声波引起固体介质的振荡，在界面产生剪切力，结合涂层减低冰粘附强度的作用，可大幅降低超声波换能器的功率消耗，提高除冰效率。
CN202110684570.7A 2021-06-21 2021-06-21 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法 Pending CN113339211A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110684570.7A CN113339211A (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110684570.7A CN113339211A (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113339211A true CN113339211A (zh) 2021-09-03

Family

ID=77478395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110684570.7A Pending CN113339211A (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113339211A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114104300A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 成都凯天电子股份有限公司 除冰装置及其除冰方法
CN114992067A (zh) * 2022-06-14 2022-09-02 东北农业大学 一种内夹沼渣碳亲水涂层的反射腔式微波加热防除冰叶片
CN116892490A (zh) * 2023-09-08 2023-10-17 中北大学 风力发电机叶片的超声波除冰方法、控制器、系统及介质

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101907071A (zh) * 2010-06-29 2010-12-08 长沙理工大学 风力机在线防冰除冰装置
EP2386750A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-16 Siemens Aktiengesellschaft De-icing and/or anti-icing of a wind turbine component by vibrating a piezoelectric material
CN102434405A (zh) * 2011-12-27 2012-05-02 东南大学 热辅助超声波联合除冰装置及其控制方法
CN202557799U (zh) * 2011-12-27 2012-11-28 东南大学 飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置
CN202645881U (zh) * 2012-05-15 2013-01-02 南京风电科技有限公司 一种设有除冰装置的风力发电机
CN104762008A (zh) * 2014-01-06 2015-07-08 中国科学院化学研究所 一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂层及其制备方法与应用
SE1750668A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-01 Scania Cv Ab System and method for facilitating removal of ice from the surface of an element by means of an ultrasonic transducer
CN109185047A (zh) * 2018-09-25 2019-01-11 天津瑞能电气有限公司 一种防冰的风电叶片
CN212774609U (zh) * 2020-05-06 2021-03-23 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 基于超声波振动法的风力机叶片除雪装置
US20210179276A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Goodrich Corporation Ice protection system for rotary blades
CN215057934U (zh) * 2021-06-21 2021-12-07 中能电力科技开发有限公司 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2386750A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-16 Siemens Aktiengesellschaft De-icing and/or anti-icing of a wind turbine component by vibrating a piezoelectric material
CN101907071A (zh) * 2010-06-29 2010-12-08 长沙理工大学 风力机在线防冰除冰装置
CN102434405A (zh) * 2011-12-27 2012-05-02 东南大学 热辅助超声波联合除冰装置及其控制方法
CN202557799U (zh) * 2011-12-27 2012-11-28 东南大学 飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置
CN202645881U (zh) * 2012-05-15 2013-01-02 南京风电科技有限公司 一种设有除冰装置的风力发电机
CN104762008A (zh) * 2014-01-06 2015-07-08 中国科学院化学研究所 一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂层及其制备方法与应用
SE1750668A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-01 Scania Cv Ab System and method for facilitating removal of ice from the surface of an element by means of an ultrasonic transducer
CN109185047A (zh) * 2018-09-25 2019-01-11 天津瑞能电气有限公司 一种防冰的风电叶片
US20210179276A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Goodrich Corporation Ice protection system for rotary blades
CN212774609U (zh) * 2020-05-06 2021-03-23 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 基于超声波振动法的风力机叶片除雪装置
CN215057934U (zh) * 2021-06-21 2021-12-07 中能电力科技开发有限公司 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114104300A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 成都凯天电子股份有限公司 除冰装置及其除冰方法
CN114104300B (zh) * 2022-01-27 2022-05-24 成都凯天电子股份有限公司 除冰装置及其除冰方法
CN114992067A (zh) * 2022-06-14 2022-09-02 东北农业大学 一种内夹沼渣碳亲水涂层的反射腔式微波加热防除冰叶片
CN114992067B (zh) * 2022-06-14 2024-04-05 东北农业大学 一种内夹沼渣碳亲水涂层的反射腔式微波加热防除冰叶片
CN116892490A (zh) * 2023-09-08 2023-10-17 中北大学 风力发电机叶片的超声波除冰方法、控制器、系统及介质
CN116892490B (zh) * 2023-09-08 2023-11-28 中北大学 风力发电机叶片的超声波除冰方法、控制器、系统及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113339211A (zh) 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰的方法
Jasinski et al. Wind turbine performance under icing conditions
CN103410680B (zh) 用于风力发电机叶片的等离子体控制装置和方法
CN102490905A (zh) 用于飞机翼型的新型防冰除冰装置
CN215057934U (zh) 一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统
CN202557799U (zh) 飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置
CN102431650A (zh) 飞机翼型超声波辅助热气联合防除冰装置
CN108058832B (zh) 一种复合式防冰液-气囊防除冰系统
CN102644559A (zh) 一种设有除冰装置的风力发电机及其除冰方法
CN112096577A (zh) 一种风机叶片除冰装置
CN110469464A (zh) 一种防覆冰风力发电机叶片及其制备工艺
CN105863972B (zh) 一种风机叶片自动防冰除冰系统及防冰除冰方法
CN112780507B (zh) 应用于风力机桨叶的除冰方法
CN114104300B (zh) 除冰装置及其除冰方法
CN201428551Y (zh) 一种凹凸前缘结构的风力发电机叶片
CN113787743A (zh) 一种用于风电叶片防抗覆冰改性ptfe膜及其制备方法和使用方法
CN110374827B (zh) 一种风力发电机叶片防结冰系统及方法
CN109720582B (zh) 一种复合式电热-防冰液防除冰系统
CN205677768U (zh) 一种风机叶片自动防冰除冰装置
CN203452982U (zh) 风力机叶片结冰检测与除冰作业组合机构
CN210317624U (zh) 一种风力发电机叶片防结冰系统
CN103963978A (zh) 超声波与石墨复合除冰方法
CN116376083A (zh) 一种用于风力发电机叶片防除冰的多功能复合涂层
CN112160880B (zh) 将二氧化钛生物炭涂覆在风力机叶片上防冰除冰方法
CN114369336B (zh) 一种减阻、疏水/除冰一体化薄膜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination