CN113530770B - 一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置 - Google Patents

一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，属于风力发电领域，包括叶片，所述叶片的内壁设有多个超声波高频震荡装置，所述叶片的内部中心架设有回形导轨，所述叶片靠近法兰端一端的内部安装有电机，所述电机的驱动端安装有丝杆，所述丝杆转动安装在回形导轨的中心，所述叶片的内壁位于回形导轨的两侧对称设有多个超声波高频震荡装置，所述超声波高频震荡装置电连接有导电座。本发明采用超声波除冰与加热器加热除冰相结合的方式，可提高对叶片除冰的效率，除冰彻底且速度快，大大的降低了操作用时，从而确保叶片可正常的用于风力发电，保证发电效率。

Description

一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置。
背景技术
风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
风力发电是风能利用的主要形式，然而对于冬季运行的风力发电机组尤其是安装在湿冷地区的风力发电机组而言，叶片结冰是影响风力机效率以及安全可靠性的主要因素之一。叶片大量覆冰时，会严重影响其气动特性，使风力机的效率降低，机组的输出功率减少；严重覆冰时还将导致风力发电机组非正常停机，影响电网系统的安全稳定运行。
经检索，中国专利号CN102434405B公开了一种热辅助超声波联合除冰装置及其控制方法，包括风力发电机叶片、自动控制装置、辅助电加热装置、超声波高频振荡装置、室外环境温度传感器及叶片表面冰层厚度测试仪；辅助电加热装置包括电加热电源、电加热片，超声波高频振荡装置包括超声波发生器、超声波换能器；自动控制装置根据室外环境温度传感器所反馈的温度信号及叶片表面冰层厚度测试仪所反馈的冰层厚度信号控制超声波发生器工作、根据叶片表面冰层厚度测试仪所反馈的冰层厚度信号以及超声波发生器的持续工作时间控制辅助电加热装置工作。
现有技术中的除冰装置在实际使用时依然存在如下缺点：现有技术中利用超声波高频振荡装置进行超声波除冰时，其结构设计较为简单，导致其除冰效果并不高，无法实现叶片的全面高效除冰，因此本发明在此提出一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，包括叶片，所述叶片的内壁设有多个超声波高频震荡装置，所述叶片的内部中心架设有回形导轨，所述叶片靠近法兰端一端的内部安装有电机，所述电机的驱动端安装有丝杆，所述丝杆转动安装在回形导轨的中心，所述叶片的内壁位于回形导轨的两侧对称设有多个超声波高频震荡装置，所述超声波高频震荡装置电连接有导电座，所述丝杆螺纹安装有螺纹块，所述螺纹块固定有第一滑座，且第一滑座滑动套设有回形导轨上，所述第一滑座对称安装有导电座相配合的伸缩导电杆；
所述伸缩导电杆包括与第一滑座固定的套管，所述套管滑动安装偶遇子杆，所述子杆远离套管的一端安装有导电球，所述套管内设有第一弹簧，且第一弹簧分别与第一滑座以及子杆固定，所述导电座的中心开设有与导电球相对应的凹孔，所述子杆与线缆电连接。
进一步地，所述导电座与叶片的内壁固定，且导电座通过导线与超声波高频震荡装置电连接，所述导电座以凹孔为中心向其两侧开设有坡面，所述导电球与坡面滑动接触。
进一步地，所述电机通过支撑座与叶片的内壁固定安装，所述回形导轨远离法兰端的一端与叶片另一端的内部固定安装。
本发明的另一个目的在于：在超声波除冰时，通过加热器对叶片进行辅助除冰，进一步提高除冰效率，因此本发明在上述技术方案的基础上，同时提出如下技术方案：
进一步地，所述回形导轨上以第一滑座为中心对称滑动设有两个第二滑座，所述第二滑座与第一滑座通过连杆固定，所述第二滑座靠近超声波高频震荡装置的一侧均通过伸缩架安装有加热器，所述加热器同样与线缆电连接。
进一步地，所述伸缩架包括与第二滑座固定的工字架，所述工字架的端部均通过多个伸缩撑杆与框架连接，所述加热器通过框架安装固定，所述叶片的内壁且位于超声波高频震荡装置的位置处固定有拱形板，所述拱形板架设在超声波高频震荡装置的外侧，且与伸缩撑杆滑动配合。
进一步地，所述伸缩撑杆包括滑杆，所述滑杆的一端通过滑孔座与框架滑动安装，另一端贯穿工字架且与其滑动安装，所述滑杆上绕设有第二弹簧，所述滑杆靠近拱形板的一端固定有滚球，所述滚球与拱形板的表面滑动接触。
进一步地，所述工字架贯穿开设有与滑杆相匹配的滑孔，所述滑杆通过滑孔延伸至工字架的另一侧，且固定安装有限位块。
进一步地，所述加热器通过连接线与线缆电连接。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明在叶片内部均匀设置多个超声波高频震荡装置，利用丝杆带动伸缩导电杆运动，利用伸缩导电杆与导电座相互配合，对多个超声波高频震荡装置进行依次供电，超声波高频震荡装置运行时，即可对叶片的冰层进行逐步破碎，进而使冰层脱落。
2、本发明还在叶片内部设置可移动的加热器，配合加热器对叶片的加热效果，可进一步提高超声波破冰的效率，更加快速的实现叶片除冰。
综上所述，本发明采用超声波除冰与加热器加热除冰相结合的方式，可提高对叶片除冰的效率，除冰彻底且速度快，大大的降低了操作用时，从而确保叶片可正常的用于风力发电，保证发电效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一的内部示意图；
图3为图2中叶片靠近法兰端处的内部结构放大机构图；
图4为图3中伸缩导电杆与导电座相互接触时的示意图；
图5为伸缩导电杆与导电座断开分离时的示意图；
图6为本发明中第一滑座与伸缩导电杆的结构详图；
图7为本发明实施例二的内部示意图；
图8为图7中叶片靠近法兰端处的内部结构放大机构图；
图9为实施例二中两个第二滑座通过连杆与第一滑座的安装示意图；
图10为实施例二中伸缩架与拱形板的分离示意图；
图11为实施例二中伸缩撑杆与工字架和框架的安装详图。
图中：1叶片、2法兰端、3电机、4丝杆、5回形导轨、6第一滑座、60螺纹块、7超声波高频震荡装置、8伸缩导电杆、81套管、82子杆、83导电球、84第一弹簧、9导电座、10线缆、11第二滑座、12伸缩架、121工字架、122伸缩撑杆、123框架、1221滑孔座、1222滑杆、1223滚球、1224第二弹簧、1225限位块、13加热器、14拱形板、15连杆。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
参照图1-6，一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，包括叶片1，叶片1的内壁设有多个超声波高频震荡装置7，超声波高频震荡装置7包括超声波发生器以及与其连接的超声波换能器，超声波发生器启动后，可对超声波换能器提供交流激励电流，超声波换能器产生高频振荡，从而对叶片1进行除冰。
在叶片1的内部中心还架设有回形导轨5，叶片1靠近法兰端2一端的内部安装有电机3，电机3通过支撑座与叶片1的内壁固定安装，回形导轨5远离法兰端2的一端与叶片1另一端的内部固定安装。电机3的驱动端安装有丝杆4，丝杆4转动安装在回形导轨5的中心。电机3采用伺服电机，电机3可进行正转和反转，在转动时可以带动丝杆4在回形导轨5的中心转动。
叶片1的内壁位于回形导轨5的两侧对称设有多个超声波高频震荡装置7，超声波高频震荡装置7电连接有导电座9，导电座9与叶片1的内壁固定，且导电座9通过导线与超声波高频震荡装置7电连接，如图3-5所示，导电座9与两个超声波高频震荡装置7通过导线电连接。增加超声波高频震荡装置7设置数量，可增加对叶片1的除冰面积。
丝杆4螺纹安装有螺纹块60，螺纹块60固定有第一滑座6，且第一滑座6滑动套设有回形导轨5上，第一滑座6对称安装有导电座9相配合的伸缩导电杆8；丝杆4转动时，可通过与螺纹块60的螺纹配合，即可控制第一滑座6在回形导轨5上滑动，并同时带动伸缩导电杆8移动。
伸缩导电杆8包括与第一滑座6固定的套管81，套管81滑动安装偶遇子杆82，子杆82远离套管81的一端安装有导电球83，套管81内设有第一弹簧84，且第一弹簧84分别与第一滑座6以及子杆82固定，导电座9的中心开设有与导电球83相对应的凹孔，导电座9以凹孔为中心向其两侧开设有坡面，导电球83与坡面滑动接触。子杆82与线缆10电连接。
伸缩导电杆8移动跟随第一滑座6移动时，其中的导电球83可从叶片1的内壁向导电座9的坡面滑动，并从坡面滑动至凹孔内，此时伸缩导电杆8和导电座9可实现电连接，电机3停止运行，间隔时间根据实际可设定，进而可为超声波高频震荡装置7，超声波高频震荡装置7开始运行，从而实现对叶片1外壁的除冰操作。一段时间后，电机3继续运行，控制伸缩导电杆8与当前的导电座9分离，并向另一个导电座9移动，随后采用如上的方式另一个导电座9电连接，如此反复，直到第一滑座6运行至丝杆4的末端，然后电机3反转，将第一滑座6和伸缩导电杆8反向移动回来，此为一个周期。
通过上述过程可逐步的对超声波高频震荡装置7进行供能，并可实现对叶片1的全面除冰。
导电球83从导电座9的坡面滑动至凹孔时，第一弹簧84逐渐被压缩，离开凹孔时，第一弹簧84逐渐复位，第一弹簧84确保导电球83稳定的处于凹孔内，保证导电球83从导电座9形成的电路状况良好。
实施例二
参照图7-11，本实施例二在上述实施例一的基础上，在回形导轨5上以第一滑座6为中心对称滑动设有两个第二滑座11，第二滑座11与第一滑座6通过连杆15固定，第二滑座11靠近超声波高频震荡装置7的一侧均通过伸缩架12安装有加热器13，加热器13同样与线缆10电连接。加热器13通过连接线与线缆10电连接。
第一滑座6移动时，通过连杆15带动前后两个第二滑座11移动，第二滑座11在靠近7的一侧均设置加热器13，位于图8中，超声波高频震荡装置7右侧的加热器13可对叶片1进行预先加热，方便配合超声波高频震荡装置7更好的除冰，超声波高频震荡装置7左侧的加热器13，在超声波高频震荡装置7对叶片1外侧的冰层进行超声波震荡除冰后，可进行残留冰层的加热融化，彻底清除冰层残留，提高除冰效果。
伸缩架12包括与第二滑座11固定的工字架121，工字架121的端部均通过多个伸缩撑杆122与框架123连接，加热器13通过框架123安装固定，叶片1的内壁且位于超声波高频震荡装置7的位置处固定有拱形板14，拱形板14架设在超声波高频震荡装置7的外侧，且与伸缩撑杆122滑动配合。
伸缩撑杆122包括滑杆1222，滑杆1222的一端通过滑孔座1221与框架123滑动安装，另一端贯穿工字架121且与其滑动安装，滑杆1222上绕设有第二弹簧1224，滑杆1222靠近拱形板14的一端固定有滚球1223，滚球1223与拱形板14的表面滑动接触。
工字架121贯穿开设有与滑杆1222相匹配的滑孔，滑杆1222通过滑孔延伸至工字架121的另一侧，且固定安装有限位块1225。
如图10所示，每个工字架121上均设有四个伸缩撑杆122，上侧的两个伸缩撑杆122与上侧的一个拱形板14对应，下侧的两个伸缩撑杆122与下侧的一个拱形板14对应，伸缩撑杆122利用其滑杆1222端部的滚球1223与拱形板14的表面滑动接触，第二滑座11移动时，带动伸缩撑杆122移动，此时滑杆1222端部的滚球1223与拱形板14的表面滑动接触，第二弹簧1224被压缩，过程中，加热器13通过伸缩撑杆122的设置可始终与超声波高频震荡装置7保持一定的距离，避免对超声波高频震荡装置7造成损坏。
在伸缩导电杆8和导电座9实现电连接时，加热器13分别位于超声波高频震荡装置7的左侧和右侧，且保持一定距离。避免损坏超声波高频震荡装置7。
超声波高频震荡装置7与左侧和右侧的加热器13相互配合，从而实现高效彻底的清除冰层，提高除冰效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，包括叶片(1)，所述叶片(1)的内壁设有多个超声波高频震荡装置(7)，其特征在于，所述叶片(1)的内部中心架设有回形导轨(5)，所述叶片(1)靠近法兰端(2)一端的内部安装有电机(3)，所述电机(3)的驱动端安装有丝杆(4)，所述丝杆(4)转动安装在回形导轨(5)的中心，所述叶片(1)的内壁位于回形导轨(5)的两侧对称设有多个超声波高频震荡装置(7)，所述超声波高频震荡装置(7)电连接有导电座(9)，所述丝杆(4)螺纹安装有螺纹块(60)，所述螺纹块(60)固定有第一滑座(6)，且第一滑座(6)滑动套设有回形导轨(5)上，所述第一滑座(6)对称安装有导电座(9)相配合的伸缩导电杆(8)；
所述伸缩导电杆(8)包括与第一滑座(6)固定的套管(81)，所述套管(81)滑动安装偶遇子杆(82)，所述子杆(82)远离套管(81)的一端安装有导电球(83)，所述套管(81)内设有第一弹簧(84)，且第一弹簧(84)分别与第一滑座(6)以及子杆(82)固定，所述导电座(9)的中心开设有与导电球(83)相对应的凹孔，所述子杆(82)与线缆(10)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述导电座(9)与叶片(1)的内壁固定，且导电座(9)通过导线与超声波高频震荡装置(7)电连接，所述导电座(9)以凹孔为中心向其两侧开设有坡面，所述导电球(83)与坡面滑动接触。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述电机(3)通过支撑座与叶片(1)的内壁固定安装，所述回形导轨(5)远离法兰端(2)的一端与叶片(1)另一端的内部固定安装。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述回形导轨(5)上以第一滑座(6)为中心对称滑动设有两个第二滑座(11)，所述第二滑座(11)与第一滑座(6)通过连杆(15)固定，所述第二滑座(11)靠近超声波高频震荡装置(7)的一侧均通过伸缩架(12)安装有加热器(13)，所述加热器(13)同样与线缆(10)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述伸缩架(12)包括与第二滑座(11)固定的工字架(121)，所述工字架(121)的端部均通过多个伸缩撑杆(122)与框架(123)连接，所述加热器(13)通过框架(123)安装固定，所述叶片(1)的内壁且位于超声波高频震荡装置(7)的位置处固定有拱形板(14)，所述拱形板(14)架设在超声波高频震荡装置(7)的外侧，且与伸缩撑杆(122)滑动配合。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述伸缩撑杆(122)包括滑杆(1222)，所述滑杆(1222)的一端通过滑孔座(1221)与框架(123)滑动安装，另一端贯穿工字架(121)且与其滑动安装，所述滑杆(1222)上绕设有第二弹簧(1224)，所述滑杆(1222)靠近拱形板(14)的一端固定有滚球(1223)，所述滚球(1223)与拱形板(14)的表面滑动接触。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述工字架(121)贯穿开设有与滑杆(1222)相匹配的滑孔，所述滑杆(1222)通过滑孔延伸至工字架(121)的另一侧，且固定安装有限位块(1225)。
8.根据权利要求4所述的一种风力发电机组叶片的超声波除冰装置，其特征在于，所述加热器(13)通过连接线与线缆(10)电连接。
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