CN203452981U - 一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，所述的抗凝冻系统包括控制系统、鼓风机和加热器，鼓风机及加热器均安装在风机的轮毂内部并分别与控制系统连接，加热器的进气端与鼓风机的出风端连接，出气端与风机的叶片内部连接。本实用新型所提供系统安装于叶片外部，安装、拆卸及维护方便，减少叶片在设计、生产及运输方面的难度，降低相应成本。

Description

一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机。

背景技术

近年来，我国风电产业发展迅猛，风电场项目已经由“三北”地区逐渐向南方风电市场转移。我国西南地区是凝冻灾害的高发地区，占到了全国的80%以上，而在西南各省当中，贵州又是受凝冻灾害最严重的省份。

据不完全统计，贵州地区每年冬季的凝冻现象造成风机的年发电量损失高达15%～20%；同时，叶片表面的大量结冰会影响叶片气动性能，引起风机的附加载荷与额外的振动，从而降低其使用寿命，并对风场维护人员的安全造成威胁。

目前解决风机叶片凝冻问题的相关方法主要有以下几种：

1、黑色叶片涂层。通过黑色叶片吸收太阳热量进行融冰；缺点是叶片吸收的热量不足以迅速融冰；西南地区日照时数少，且无法解决夜间凝冻问题；在环境温度较高的条件下吸收过多的热量将加速叶片材料的老化。

2、薄膜电加热。缺点是薄膜导电线路会增加风机的雷击风险；薄膜会存在局部过热情况；在沙尘天气较多的情况下，薄膜容易破损。

3、喷洒防冻液。缺点是由于叶片体积和尺寸庞大，需要人工操作且难度较大，可行性低；此外，防冻效果持续时间短，且防冻液对环境有污染。

4、主动振动。通过风机控制系统使叶片产生振动，以达到除冰的目的；缺点是产生不利疲劳载荷，降低风机的使用寿命；通过振动除冰的效果不理想，失控时可能损坏风机。

5、涂层材料。缺点是研发难度较大，在低温和凝冻气候恶劣的情况下抗凝冻效果一般。

6、热空气加热技术。缺点是加热系统在叶片生产时预先安装叶片内部，维护困难，更换叶片成本高；需要消耗一定的电能；热空气温度控制不当会超过叶片材料的临界温度，造成叶片材料性能下降，降低叶片的使用寿命。

如何能创设一种防冻效果好、维护简单且成本低的新的带有叶片热气抗凝冻系统的风机，实属当前重要研发课题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，使其拆装方便、成本低，从而克服现有的风机抗凝冻系统维护复杂、成本高的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，所述的抗凝冻系统包括控制系统、鼓风机和加热器，鼓风机及加热器均安装在风机的轮毂内部并分别与控制系统连接，加热器的进气端与鼓风机的出风端连接，出气端与风机的叶片内部连接。

作为本实用新型的一种改进，所述的鼓风机设有变频器。

所述的叶片内部安装有两块腹板，将叶片隔成前缘腔、中间腔和后缘腔，后缘腔封闭，前缘腔与中间腔在叶根处不连通、在叶尖处连通。

所述的加热器的出气端与所述前缘腔连通。

所述的叶片根部设有挡板，挡板上分别设有进风口和出风口，所述的进风口通过连接管与加热器的出气端连通，所述的出风口与叶片外部连通。

所述的进风口、出风口为圆形、矩形或多边形。

所述的进风口为圆形，出风口为矩形。

所述的鼓风机的出风端通过连接管与加热器的进气端连通，进风端与轮毂内部连通。

所述的加热器设有功率调节模块。

所述的控制系统连接有温度传感器、湿度传感器、风速仪、结冰传感器和风轮转速传感器。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型所提供的抗凝冻系统安装于叶片外部，即可以在已经批量运行的风机上安装使用，安装、拆卸及维护方便，减少叶片在设计、生产及运输方面的难度，降低相应成本，可以解决已经在中国西南地区风电场运行的风机的凝冻问题。

2、加热器出口温度低于叶片材料的临界温度，不会造成叶片材料超温现象，最大限度的保证了叶片的使用寿命。

3、鼓风机配有变频器，可以改变通风量，加热器有功率调节功能，可以改变加热温度。鼓风机通风量、加热器功率、风轮转速等变量参数与外界环境参数的函数关系被预先输入控制系统，因此整个系统无须人工监管，可以根据相应参数的变化执行自动控制。

4、本实用新型的抗凝冻系统采用鼓风机和加热结合的方式，可以达到通风量和加热温度的灵活组合以应用不同程度的凝冻条件。

5、本套系统的开发有效地增加了风机的容量系数、可利用率以及可靠性，提高等效发电小时数，减少故障损失，最终显著提高风机的发电量，具有很高的经济实用价值和技术推广价值。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机的抗凝冻系统结构示意图。

图2是本实用新型的抗凝冻系统与叶片结合的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

具体实施方式

参照图1-3所示，本实用新型提供一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，所述的抗凝冻系统包括控制系统2、鼓风机3和加热器5，鼓风机3及加热器5均安装在风机的轮毂内部并分别与控制系统2连接，加热器5的进气端与鼓风机3的出风端连接，出气端与风机的叶片内部连接。

鼓风机3和加热器5之间设有连接管4通过法兰分别与鼓风机3和加热器5连接，可用于调整各设备的安装位置。

叶片内部安装有两块腹板，将叶片隔成三个腔室，分别为前缘腔9、中间腔10和后缘腔11，后缘腔11封闭，前缘腔9与中间腔10在叶尖处连通。叶片根部设有挡板，挡板上分别设有进风口7和出风口8，进风口7正对叶片前缘腔9，出风口8正对叶片中间腔10。进风口7通过连接管6与加热器5的出气端连通，所述的出风口8与叶片外部连通。进风口7及出风口8可以根据具体情况设计成圆形、矩形、多边形等。

加热器5和进风口7之间的连接管6位于叶根法兰和挡板之间，通过法兰分别与加热器5和进风口7连接，向进风口7输送热气。

鼓风机3设有变频器，可以调节鼓风机3的通风量。加热器5设有功率调节模块，与鼓风机3的变频器结合，可以根据需求控制热气的温度和流量，热气的温度低于叶片材料临界温度。

控制系统2与位于风机内的监测系统1连接，收集和分析监测系统1传输的环境温度、湿度、风速以及风轮转速等参数数据，根据环境参数条件和风机参数条件控制加热器5的启停，并控制鼓风机3的风量和加热器5的功率。

监测系统1主要包括温度传感器、湿度传感器、风速仪、结冰传感器和风轮转速传感器等。当监测系统1检测到叶片结冰后，控制系统2根据外界环境参数条件设定加热器5及鼓风机3的相关参数，依次启动鼓风机3和加热器5，通过叶片根部挡板上的进风口7向叶片内部输送低于叶片材料临界温度的热气，热气由前缘腔9根部流向叶尖，经由叶尖处空隙，从中间腔10返回到叶根，再由叶根挡板上的出风口8流出。整个过程中，叶片内部热气的能量通过叶片材料传导至叶片外表面，使叶片材料温度持续达到零上，从而达到除冰和防冰的目的。当控制系统2检测到环境参数不具备结冰条件时，控制系统2将先控制加热器5关闭，一定时间后关闭鼓风机3。

较佳的，进风口7为圆形，其直径根据叶片尺寸参数和热载荷设计参数确定。出风口8呈矩形，尺寸参数根据叶片尺寸参数和热载荷设计参数确定。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的抗凝冻系统包括控制系统、鼓风机和加热器，鼓风机及加热器均安装在风机的轮毂内部并分别与控制系统连接，加热器的进气端与鼓风机的出风端连接，出气端与风机的叶片内部连接。

2.根据权利要求1所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的鼓风机设有变频器。

3.根据权利要求1所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的叶片内部安装有两块腹板，将叶片隔成前缘腔、中间腔和后缘腔，后缘腔封闭，前缘腔与中间腔在叶根处不连通、在叶尖处连通。

4.根据权利要求3所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的加热器的出气端与所述前缘腔连通。

5.根据权利要求4所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的叶片根部设有挡板，挡板上分别设有进风口和出风口，所述的进风口通过连接管与加热器的出气端连通，所述的出风口与叶片外部连通。

6.根据权利要求5所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的进风口、出风口为圆形、矩形或多边形。

7.根据权利要求5所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的进风口为圆形，出风口为矩形。

8.根据权利要求1所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的鼓风机的出风端通过连接管与加热器的进气端连通，进风端与轮毂内部连通。

9.根据权利要求1所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的加热器设有功率调节模块。

10.根据权利要求1所述的一种带有叶片热气抗凝冻系统的风机，其特征在于：所述的控制系统连接有温度传感器、湿度传感器、风速仪、结冰传感器和风轮转速传感器。

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