CN206753828U - 一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及覆冰量测量技术领域，具体涉及一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，包括发电机机体和叶片，还包括结冰检测装置和冰量测量装置；结冰检测装置包括结冰传感器、控制器、蓄电池和太阳能板，太阳能板固定安装在发电机机体上，结冰传感通过支架垂直安装在叶片的外部；叶片的外壁上固定设有方形框，方形框的顶角位置开设有进水孔，冰量测量装置包括无线通信模块、称重传感器、加热板、引流管、电磁阀和集水盒，引流管的一端与进水孔相接、另一端与集水盒相接；本实用新型有效地解决了发电机组叶片覆冰时，人工判断覆冰情况难度大且数据不准的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及覆冰量测量技术领域，具体涉及一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置。
背景技术
目前，我国的风资源基本分布在冰天雪地的北方以及湿气非常大的南方，环境均极其恶劣。风力发电机组在摄氏零度以下低温条件下运行时，如果遇到潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是遇到过冷却水滴时，常常会发生冻冰现象。风力发电机组叶片覆冰后，会对风力发电机组的正常运行造成严重的危害。 叶片覆冰后会产生较大的冰载，大大降低叶片的使用寿命。同时，由于加载在每个叶片上的冰载荷不尽相同，使得风力发电组的不平衡载荷增大，若机组继续运行，对机组将产生极大的危害；若停机，则机组的利用率大大降低。另一方面，叶片表面覆冰后，如果温度升高，冰块脱落，伴随着极高的叶尖转速，会对临近的机组和人员构成安全威胁。 风电场针对叶片覆冰采取的措施通常是， 停运叶片覆冰的风力发电机组，待叶片表的覆冰融化情况重新启动风力发电机组。该种方式的缺点：需要人工判断覆冰情况，据此来判断是否需要停机和启动，人为因素干扰大，不准确，存在严重的安全隐患等。
如中国专利号CN106338242A，公告日期为2017年01月18日的发明专利中公开了一种风力发电机叶片覆冰量测量方法及其测量装置，可以有效且准确地计算风力发电机组叶片的覆冰量，同时，藉由通过光纤光栅应变传感器作为叶片载荷数据采集的传感单元，故而可以有效地避免雷击、盐雾、昼夜高低温、强电磁干扰等的影响而造成的传感采集系统失效的情形，采用光纤光栅应变传感器的叶片覆冰量测量系统具有接线简单，易于大容量组网测量的特点，极其适合大规模的工业应用。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，用于解决发电机组叶片覆冰时，人工判断覆冰情况难度大且数据不准的问题。
技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，包括发电机机体和叶片，还包括结冰检测装置和冰量测量装置；所述结冰检测装置包括结冰传感器、控制器、蓄电池和太阳能板，所述太阳能板固定安装在所述发电机机体上，所述结冰传感通过支架垂直安装在所述叶片的外部；所述叶片的外壁上固定设有方形框，所述方形框的顶角位置开设有进水孔，所述冰量测量装置包括无线通信模块、称重传感器、加热板、引流管电磁阀和集水盒，所述引流管的一端与所述进水孔相接、另一端与所述集水盒相接；所述电磁阀安装在靠近进水口出的引流管上，所述称重传感器安装在所述集水盒的底部，所述加热板安装在所述叶片的内壁上、且其安装位置和大小与所述方形框对应。
优选的，所述结冰传感器、称重传感器通过转换电路与所述控制器的输入端相连；所述加热板、电磁阀和无线通信模块与所述控制器的输出端相连，所述无线通信模块与外部终端无线连接。
优选的，所述蓄电池的输入端与太阳能板相连、其另一端接入所述控制器的电源引脚端。
优选的，所述集水盒内填充有海绵，且其侧壁上开设有通孔。
优选的，所述方形框的棱边长度为10cm，所述方形框的棱边侧面开设有圆弧槽。
优选的，所述方形框在所述叶片上的单面设置数量为3个，3个方形框分别位于所述叶片表面的上、中、下位置。
有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
通过太阳能板连接蓄电池给控制器、传感器和驱动单元进行供电，节能环保。
通过在叶片上设置方形框，在方形框的顶角处开设有通孔，通过加热板将方形框内的冰融化成水，水经引流管流入集水盒内，被海绵吸收，并通过称重传感器对收集内的水进行称重，通过冰与水的密度关系，计算出方形框内冰的重量，再利用积分估算出整个叶片的覆冰量，不需要人为参与，十分方便。
通过方形框和海绵的设置可以实现风机在转动的过程中就可以对其叶片上的覆冰量进行测量。通过在叶片两个表面的上、中、下位置均设有方形框，用来检测叶片不同位置的覆冰量，提高覆冰量估算准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的结构与叶片连接示意图；
图2是本实用新型的结构连接示意图。
图3是本实用新型的方形框示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种风力发电机组叶片1覆冰量测量装置，包括发电机机体和叶片1，还包括结冰检测装置和冰量测量装置；结冰检测装置包括结冰传感器2、控制器3、蓄电池4和太阳能板5，太阳能板5固定安装在发电机机体上，结冰传感2通过支架垂直安装在叶片1的外部；叶片1的外壁上固定设有方形框6，方形框6的顶角位置开设有进水孔7，冰量测量装置包括无线通信模块8、称重传感器9、加热板10、引流管11、电磁阀12和集水盒13，引流管11的一端与进水孔7相接、另一端与集水盒13相接；电磁阀12安装在靠近进水孔出的引流管11上，称重传感器9安装在集水盒13的底部，加热板10安装在叶片1的内壁上、且其安装位置和大小与方形框6对应。
结冰传感器2、称重传感器9通过转换电路与控制器3的输入端相连；加热板10、电磁阀12和无线通信模块8与控制器3的输出端相连，无线通信模块8与外部终端无线连接。蓄电池4的输入端与太阳能板5相连、其另一端接入控制器3的电源引脚端。
本实施例中所用的无线通信模块8为GPRS通信模块，所采用的控制器为80C51系列单片机。
本实施例中所用的结冰传感器2为光纤式结冰传感器，其工作原理为用两根同心结构的光纤，中心圆形为发射光纤，可以发出红外光；外围圆环形为接收光纤，可以接受和检测散射和反射回来的红外光。光纤探头端面是一个平面玻璃，玻璃上没有结冰时，发射光纤发射的红外光全部透光玻璃端面进入空气，接收光纤接收不到任何红外光；当玻璃端面上有结冰时，发射光纤发出的部分红外光由于被冰层散射和反射而被接收光纤接受。通过检测接收光纤接收到的红外光的强弱，达到检测结冰的目的。
集水盒13内填充有海绵，且其侧壁上开设有通孔。方形框6的棱边长度为10cm，方形框6的棱边侧面开设有圆弧槽，方形框6在叶片1上的单面设置数量为3个，3个方形框6分别位于叶片1表面的上、中、下位置。通过方形框6和海绵的设置可以实现风机在转动的过程中就可以对其叶片上的覆冰量进行测量，因为方形框6的棱边侧面开设有圆弧槽，可以防止经加热板10融化的水只在方形框6内流动，冰最终流入顶角位置的进水孔7内。通过在叶片两个表面的上、中、下位置均设有方形框，用来检测叶片不同位置的覆冰量，提高覆冰量估算准确度。
工作原理：通过结冰传感2感应叶片表面是否结冰，当叶片表面有覆冰时，加热板10对方形框6内的覆冰进行加热，使其融化，控制器3控制电磁阀12打开，覆冰融化后的水经进水孔7进入引流管11，水经引流管11流入集水盒，水被吸附在海绵上，通过集水盒底部的称重传感器9对流入的水，通过冰与水的密度关系，计算出方形框内冰的重量，再利用积分估算出整个叶片的覆冰量；电磁阀12的设置在叶片无覆冰状态时，防止雨水或杂质进入引流管11内。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，包括发电机机体和叶片（1），其特征在于：还包括结冰检测装置和冰量测量装置；所述结冰检测装置包括结冰传感器（2）、控制器（3）、蓄电池（4）和太阳能板（5），所述太阳能板（5）固定安装在所述发电机机体上，所述结冰传感器（2）通过支架垂直安装在所述叶片（1）的外部；所述叶片（1）的外壁上固定设有方形框（6），所述方形框（6）的顶角位置开设有进水孔（7），所述冰量测量装置包括无线通信模块（8）、称重传感器（9）、加热板（10）、引流管（11）、电磁阀（12）和集水盒（13），所述引流管（11）的一端与所述进水孔（7）相接、另一端与所述集水盒（13）相接；所述电磁阀（12）安装在靠近进水孔（7）出的引流管（11）上，所述称重传感器（9）安装在所述集水盒（13）的底部，所述加热板（10）安装在所述叶片（1）的内壁上、且其安装位置和大小与所述方形框（6）对应。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，其特征在于：所述结冰传感器（2）、称重传感器（9）通过转换电路与所述控制器（3）的输入端相连；所述加热板（10）、电磁阀（12）和无线通信模块（8）与所述控制器（3）的输出端相连，所述无线通信模块（8）与外部终端无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，其特征在于：所述蓄电池（4）的输入端与太阳能板（5）相连、其另一端接入所述控制器（3）的电源引脚端。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，其特征在于：所述集水盒（13）内填充有海绵，且其侧壁上开设有通孔。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，其特征在于：所述方形框（6）的棱边长度为10cm，所述方形框（6）的棱边侧面开设有圆弧槽。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量装置，其特征在于：所述方形框（6）在所述叶片（1）上的单面设置数量为3个，3个方形框（6）分别位于所述叶片（1）表面的上、中、下位置。
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|---|---|---|---|---|
| CN111779583A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-16 | 长春理工大学 | 一种适用于hev轻混汽车的电子节气门及控制方法 |
| CN111855383A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 石河子大学 | 一种风力机叶片覆冰载荷下疲劳寿命预测方法 |
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2017
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