CN210422891U - 一种防冰风电叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防冰风电叶片，该风电叶片内表面上固定有防冰箱体，防冰箱体侧壁上连接有两根管路，两个管路上均设有阀门，两根管路用于向箱体内部注入或排出高密度耐低温液体。风电叶片内表面上固定有多个防冰箱体，多个防冰箱体上的管路均延伸至风电叶片根部，各个管路上的阀门均设置在风电叶片根部。每个防冰箱体内部均设有分隔板，分隔板的设置方向与风电叶片长度方向垂直，且分隔板上开设有多个阻尼孔。防冰箱体内表面和分隔板外表面均采用粗糙面设置。本实用新型利用液体动能热能转换原理，能在风电机组不停机情况下，随着叶轮旋转给叶片表面持续加热，预防叶片表面结冰现象的发生，简单方便、实用易操作。

Description

一种防冰风电叶片

技术领域

本实用新型涉及风电机组技术领域，特别是涉及一种防冰风电叶片。

背景技术

风电叶片作为风力发电机组的一个重要组成部分，它独特的气动外形，起着捕捉风电的作用。而风力发电机组在零摄氏度以及零度以下低温条件下运行时，如果遇到潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪以及冻雨天气就会发生冰冻现象。风电叶片覆冰后，不仅叶片的气动外形发生了变化，影响发电量，严重情况还会导致叶片覆冰过载造成叶片断裂情况的发生。

目前风电行业内，采用融冰的主流方案为：1)使用碳纤维电热融冰技术，在叶片蒙皮上加入碳纤维材料，并连接上电源及控制器。当叶片表面覆冰时，碳纤维通电发热来达到融冰的目的。该方法在制备叶片时，步骤繁琐，不易操作，且增加成本。2)在叶片根部加装热风机，通过热风机往叶片内腔中送热风，以达到融冰的目的。但对于大兆瓦级风电叶片，该融冰的方法不能达到理解的技术效果。并且现有方法都需要在风电机组停机状态下操作，影响风电机组的发电效率。

由此可见，上述现有的风电叶片及风电叶片防止结冰的方法仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新风防冰风电叶片，使其简单方便、且在不停机状态下即可达到风电叶片的防冰效果，成为当前业界极需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种防冰风电叶片，使其简单方便、且在不停机状态下即可达到风电叶片的防冰效果，从而克服现有的风电叶片防止结冰方法的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种防冰风电叶片，所述风电叶片内表面上固定有防冰箱体，所述防冰箱体的侧壁上连接有两根相互独立的管路，且两个管路上均设有阀门，所述两根管路用于实现向所述防冰箱体内部注入或排出高密度耐低温液体。

进一步改进，所述防冰箱体固定粘接在所述风电叶片的前缘内表面，且所述防冰箱体的外侧形状与所述风电叶片前缘内表面形状相匹配。

进一步改进，所述风电叶片内表面上固定有多个独立的所述防冰箱体，多个所述防冰箱体沿所述风电叶片的长度方向设置，且多个所述防冰箱体上的管路均延伸至所述风电叶片的根部，各个管路上的阀门均设置在所述风电叶片根部。

进一步改进，每个所述防冰箱体内部均设有分隔板，所述分隔板的设置方向与所述风电叶片的长度方向垂直，且所述分隔板上开设有多个阻尼孔。

进一步改进，所述防冰箱体内表面和分隔板外表面均采用粗糙面设置。

进一步改进，所述阻尼孔孔径为2-3cm。

进一步改进，所述防冰箱体内部设置有多个平行等间距的分隔板。

进一步改进，所述防冰箱体两个相对侧壁的内侧分别设置有相对应的卡槽，所述分隔板的两端分别卡入所述卡槽中。

进一步改进，所述防冰箱体采用高强度轻质材质制成。

进一步改进，所述高密度耐低温液体采用高密度耐低温润滑油。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1.本实用新型通过在风电叶片内表面设置防冰箱体，并在防冰箱体上连接管路，管路上设置阀门，能实现在需要时向该箱体内部灌注高密度耐低温液体的目的，并利用该结构，使高密度耐低温液体在叶轮旋转时，在该箱体内部晃动、冲击、摩擦，使该高密度耐低温液体动能转换成热能，热能再传递至叶片表面，起到防止叶片表面结冰的目的。

2.本实用新型通过在防冰箱体内部设定分隔板、分隔板上开设阻尼孔，使该高密度耐低温液体在叶轮旋转时，通过晃动产生的压力能，该压力能又能促使该液体从阻尼孔中高速喷出，转换为液体动能，然后高速喷出的液体又通过与分隔板的冲击，转换成热能，使其温度升高，该热能散发到风电叶片的表面，进一步起到防止风电叶片结冰的效果。

3.还通过将防冰箱体内表面和分隔板外表面均设置成粗糙面，能进一步增加高密度耐低温液体晃动、冲击和摩擦产生的热能，起到更好的防冰效果。

4.通过在风电叶片内部设置多个独立的防冰箱体，并将各个箱体上的控制阀门均设置在叶片根部，方便操作，利于对叶片不同部位的防冰控制，并且使其适合用于大兆瓦级风电叶片，适用范围广。

5.本实用新型利用液体动能热能转换原理，能在风力发电机组不停机的情况下，随着叶轮旋转给叶片表面持续加热，预防叶片表面结冰的现象发生，解决了风力发电机组在零摄氏度以及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、以及冻雨天气会发生叶片表面覆冰的问题。

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是本实用新型防冰风电叶片的纵切面示意图。

图2是本实用新型防冰风电叶片的横切面示意图。

图3是本实用新型防冰风电叶片中防冰箱体的结构示意图。

图4是图3中A区域的局部放大图。

图5是本实用新型防冰风电叶片中分隔板的结构示意图。

具体实施方式

参照附图1至4所示，本实施例防冰风电叶片的具体结构如下。该风电叶片10内表面上固定有防冰箱体1，该防冰箱体1的侧壁上连接有两根相互独立的管路2、3，且两个管路2、3上均设有阀门4、5，该两根管路2、3用于实现向该防冰箱体1内部注入或排出高密度耐低温液体。

具体的，该防冰箱体1固定粘接在该风电叶片10的前缘内表面，且该防冰箱体1的外侧形状与该风电叶片10的前缘内表面形状相匹配。即该防冰箱体1为根据叶片内腔前缘型面定制的箱体，在叶片合模前，使用粘接胶将定制箱体粘接在叶片内腔前缘的合适区域。该防冰箱体1使用轻质高强度材质制成，如塑料材质。

对于大兆瓦级风电叶片，该风电叶片10内表面上需固定有多个独立的该防冰箱体1，多个防冰箱体1沿该风电叶片10的长度方向设置，且多个防冰箱体1上的管路均延伸至该风电叶片10的根部，各个管路上的阀门均设置在该风电叶片10的根部，并做好标记。这样利于操作人员对阀门的操作，便于对叶片不同部位的防冰箱体的控制。

进一步改进，每个该防冰箱体1的内部均设有一个或多个分隔板6，多个分隔板6平行等间距设置在箱体内。具体固定方式为：该防冰箱体1的两个相对侧壁内侧分别设置有相对应的卡槽8，该分隔板7的两端分别卡入该卡槽8中，实现分隔板6在防冰箱体1内的固定。

该分隔板6的设置方向与该风电叶片10的长度方向垂直，且该分隔板6上开设有多个阻尼孔7。该阻尼孔7的孔径为2-3cm，如附图5所示。这样分隔板6将防冰箱体内腔分隔成至少两个区域，在叶片旋转时，其内部的高密度耐低温液体沿分隔板6上的阻尼孔7喷射至另一个区域。

为了增强高密度耐低温液体在防冰箱体1内部的摩擦动能，该防冰箱体1的内表面和分隔板6的外表面均采用粗糙面设置，进一步提高升温效果。

本实施例中该高密度耐低温液体采用高密度耐低温润滑油，能起到防冻传热快的作用。

本实用新型防冰风电叶片的防止结冰方法包括如下步骤：

(1)在冬季来临时，即需要防止风电叶片结冰前，将该风电叶片10旋转至竖直向下设置，同时开启该防冰箱体1的两根管路2、3上的阀门4、5，利用一根管路并在重力作用下向每个防冰箱体1内部灌注高密度耐低温液体，另一根管路用于通气，该高密度耐低温润滑油加至防冰箱体1的1/2至2/3体积时，关闭阀门4、5。

(2)随该风电叶片10的运转，该高密度耐低温润滑油在风电叶片10的旋转离心力和自身重力作用下，在该防冰箱体1内部晃动、冲击、摩擦，尤其是润滑油在箱体内晃动时，其作用力转换为液体的压力能，随后使受压的润滑油从狭细的阻尼孔7中高速喷出，进入下一个区域；润滑油的压力能在瞬间转换为液体动能，高速喷出的润滑油与分隔板相冲击，瞬间又到达低速状态，在这个过程中，该高密度耐低温润滑油的动能转换成热能，使其温度升高，该热能散发到风电叶片10的表面，起到防止该风电叶片10结冰的作用。

(3)在冬季过去后，即不需要防止风电叶片结冰时，将该风电叶片10旋转至竖直向上设置，同时开启该防冰箱体1的两根管路2、3上的阀门4、5，使该防冰箱体1内部的高密度耐低温液体排出，减轻叶片重量，提高发电功率。

本实用新型防止结冰的风电叶片利用液体动能热能转换的原理，在叶片内腔前缘加装箱体，箱体内设置分隔板和阻尼孔，箱壁设为粗糙面，然后注入1/2至1/3体积的阻尼润滑油。当风力发电机组的叶轮在旋转时，阻尼润滑油由于叶片旋转时的离心力以及自身的重力作用，在防冰箱体内晃动时作用力转换为油的压力能，随后使受压的油从狭细的阻尼孔高速喷出，即液体的压力能在瞬间转换为液体动能。再通过高速喷出的润滑油与分隔板的冲击，瞬间又到达低速状态。这个过程中，润滑油的动能通过液体之间、液体与固体之间的冲击和摩擦转换成热能，使润滑油的温度升高，该热能散发到叶片表面，以实现给叶片前缘持续加热的目的，达到防止叶片结冰的效果。

本实用新型解决了风力发电机组在零摄氏度以及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、以及冻雨天气会发生叶片表面覆冰的问题，并且能在风力发电机组不停机的情况下，随着叶轮旋转给叶片表面持续加热，来预防叶片表面结冰的现象发生，简单方便、易操作、成本低。

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)

1.一种防冰风电叶片，其特征在于，所述风电叶片内表面上固定有防冰箱体，所述防冰箱体的侧壁上连接有两根相互独立的管路，且两个管路上均设有阀门，所述两根管路用于实现向所述防冰箱体内部注入或排出高密度耐低温液体。

2.根据权利要求1所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述风电叶片内表面上固定有多个独立的所述防冰箱体，多个所述防冰箱体沿所述风电叶片的长度方向设置，且多个所述防冰箱体上的管路均延伸至所述风电叶片的根部，各个管路上的阀门均设置在所述风电叶片根部。

3.根据权利要求1所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述防冰箱体固定粘接在所述风电叶片的前缘内表面，且所述防冰箱体的外侧形状与所述风电叶片前缘内表面形状相匹配。

4.根据权利要求1至3任一项所述的防冰风电叶片，其特征在于，每个所述防冰箱体内部均设有分隔板，所述分隔板的设置方向与所述风电叶片的长度方向垂直，且所述分隔板上开设有多个阻尼孔。

5.根据权利要求4所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述防冰箱体内表面和分隔板外表面均采用粗糙面设置。

6.根据权利要求4所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述阻尼孔孔径为2-3cm。

7.根据权利要求4所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述防冰箱体内部设置有多个平行等间距的分隔板。

8.根据权利要求4所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述防冰箱体两个相对侧壁的内侧分别设置有相对应的卡槽，所述分隔板的两端分别卡入所述卡槽中。

9.根据权利要求1所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述防冰箱体采用高强度轻质材质制成。

10.根据权利要求1所述的防冰风电叶片，其特征在于，所述高密度耐低温液体采用高密度耐低温润滑油。

Images