CN218717279U - 一种风电叶片除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风电叶片除冰机器人，包括：除冰装置，所述除冰装置环绕所述风电叶片；固定机构，所述固定机构与所述除冰装置连接，所述固定机构套设于所述风电塔筒的外壁上；升降机构，所述升降机构设于所述风电塔筒的顶部，所述升降机构与所述固定机构连接，所述升降机构能够带动所述固定机构升降，所述固定机构带动所述除冰装置升降，所述除冰装置在升降的过程中完成对整片所述风电叶片的除冰作业。该除冰机器人能够代替人工完成对风电叶片的除冰作业，能够高效地去除风机叶片上的积冰、减少风力发电机组的停机时间、提高发电效率、降低了人工成本、避免人工除冰存在的安全隐患。

Description

一种风电叶片除冰机器人

技术领域

本实用新型涉及风电设备领域，特别涉及一种风电叶片除冰机器人。

背景技术

风机叶片运行环境极为恶劣，经常需要在0℃以及0℃以下的低温条件下运行，如遇潮湿空气、雨水、冰雪特别是遇到过冷却水滴时，风机叶片表面会出现覆冰现象。尤其是分布在冬季寒冷的地区以及湿气较重的沿海地带的风力发电机组，风机叶片结冰问题更为频繁严重。

风力发电机组的叶片结冰影响表面翼型结构，影响气动特性和发电出力，对发电特性影响最高可达50％；叶片结冰影响风机功率输出，据统计，每年因风机叶片覆冰而导致的电量损失约占年度发电量的5％～25％；覆冰问题增加机械载荷，造成重量失衡，导致大幅振动或共振，引发机械故障或停机；另外叶片覆冰可被抛射至相当于叶片顶端高度1.5倍的地方，有可能造成高空坠物安全事故；风机叶片结冰问题已然成为冬季风力发电的最大阻力之一，为保障风电机组正常运行，运维单位必须即时去除风机叶片积冰，并防止叶片产生结冰。

目前针对风机叶片除冰通常为人工作业除冰，涂抹防冰剂需要人工高空操作，存在较大的安全隐患；风力发电机组停机等待覆冰自行融化耗时长，且存在抛冰风险。

因此，需要一种风电叶片除冰机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风电叶片除冰机器人，该除冰机器人能够高效地去除风机叶片上的积冰、减少风力发电机组的停机时间、提高发电效率、避免人工除冰存在的安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种风电叶片除冰机器人，所述除冰机器人用于为风电叶片除冰，所述风电叶片安装于风电机舱上，所述风电机舱设于风电塔筒的顶部，所述除冰机器人包括：除冰装置，所述除冰装置环绕所述风电叶片；固定机构，所述固定机构与所述除冰装置连接，所述固定机构套设于所述风电塔筒的外壁上；升降机构，所述升降机构设于所述风电塔筒的顶部，所述升降机构与所述固定机构连接，所述升降机构能够带动所述固定机构升降，所述固定机构带动所述除冰装置升降，所述除冰装置在升降的过程中完成对整片所述风电叶片的除冰作业。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述固定机构包括上环、下环、定位装置和导向装置；所述上环和所述下环之间通过连接件连接，所述定位装置设于所述上环上，所述导向装置设于所述下环上，所述除冰装置与所述上环和所述下环均连接；其中，所述定位装置和所述导向装置的数量均为多个，多个所述定位装置在所述上环上均匀分布，多个所述导向装置在所述下环上均匀分布，每个所述定位装置均位于一个所述连接件的上方，每个所述导向装置均位于一个所述连接件的下方。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述定位装置包括定位轮、轮臂、铰接件和弹簧，所述定位轮和所述轮臂的数量均为两个；所述铰接件设于所述上环上，两个所述轮臂的一端均与所述铰接件铰接，两个所述轮臂的另一端分别与一个所述定位轮连接，所述弹簧的两端分别与两个所述轮臂连接，所述定位轮位于所述上环的靠近所述风电塔筒的一侧。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述导向装置包括第一电机、电动推杆和导向轮；所述电动推杆与所述下环连接，所述电动推杆的输出端与所述第一电机外壳连接，所述第一电机的输出端与所述导向轮连接，所述导向轮位于所述下环的靠近所述风电塔筒的一侧。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述除冰装置包括支撑框架、调整件和支架；所述支撑框架包括多个横梁，多个所述横梁依次首尾相连，每个所述横梁上均设有一个所述调整件，每个所述调整件上设置有一个所述支架，所述支架的轴线与所述横梁的轴线平行。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述调整件包括基座、第二电机、丝杠和滑块；所述基座设置在所述横梁上，所述第二电机设置在所述基座的一端，所述丝杠设置在所述基座内，所述丝杠的一端与所述第二电机的输出端连接，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，所述支架设置在所述滑块上，所述第二电机通过所述丝杠能够使所述滑块移动，进而对所述支架的位置进行调整，从而使所述支架靠近所述风电叶片。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述支架包括上板、下板和两块立板，所述上板、一块所述立板、所述下板和另一块所述立板依次连接；所述上板靠近所述风电叶片的一侧壁上设置有多个喷嘴，多个喷嘴由所述上板的一端至所述上板的另一端均匀布置，在所述下板的远离所述风电叶片的一侧壁上设置有进水口，所述进水口和多个所述喷嘴在所述支架内部连通，与所述进水口连接有喷洒设备，所述喷洒设备通过所述喷嘴向所述风电叶片喷洒除冰剂；在所述下板的靠近所述风电叶片的一侧壁上设置有出风口，所述出风口由所述下板的一端延伸至所述下板的另一端，在所述下板的远离所述风电叶片的一侧壁上设置有进风口，所述进风口和所述出风口在所述支架内部连通，与所述进风口连接有风机，所述风机将空气通过所述出风口吹向所述风电叶片。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述除冰装置还包括加热部件，所述支架的所述上板、所述下板和两块所述立板围成了一个空腔，加热部件设置在所述空腔内，所述加热部件能够加热支架，进而能够加热所述除冰剂和吹向所述风电叶片的空气。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，还包括连接机构，所述连接机构包括固定座、连接杆和伸缩杆；所述固定座的一端与所述上环连接，所述固定座的另一端与所述下环连接，所述固定座的一端向靠近所述除冰装置的方向延伸有铰接座，所述连接杆的一端与所述铰接座铰接，所述连接杆的另一端与所述支撑框架铰接，所述伸缩杆的一端与所述支撑框架铰接，所述伸缩杆的另一端与所述固定座的另一端铰接。

进一步地，在上述的风电叶片除冰机器人中，所述升降机构包括升降钢索，所述上环上设有钢索挂钩，所述升降钢索与所述钢索挂钩连接，通过所述升降钢索能够带动所述固定机构升降。

分析可知，本实用新型公开一种风电叶片除冰机器人，该除冰机器人设置有除冰装置，除冰装置在沿风电叶片升降的过程中向风电叶片喷洒加热后的除冰剂和空气，使风电叶片上的冰霜快速融解，完成对风电叶片的除冰作业，除冰作业完成后除冰装置还可以向风电叶片喷洒防覆冰涂层，防覆冰涂层可防冰雪附着在叶片表面。该除冰机器人能够代替人工完成对风电叶片的除冰作业，能够高效地去除风机叶片上的积冰、减少风力发电机组的停机时间、提高发电效率、降低了人工成本、避免人工除冰存在的安全隐患。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为图1的A处局部放大示意图。

图3为图1的B处局部放大示意图。

图4为本实用新型一实施例的连接机构与除冰装置装配的立体结构示意图。

图5为本实用新型一实施例的调整件与的支架装配的立体结构示意图。

图6为本实用新型一实施例在风电塔筒上作业的立体结构示意图。

附图标记说明：1风电叶片；2风电机舱；3风电塔筒；4上环；5下环；6定位装置；7导向装置；8连接件；9定位轮；10轮臂；11铰接件；12弹簧；13第一电机；14电动推杆；15导向轮；16升降钢索；17钢索挂钩；18固定座；19连接杆；20伸缩杆；21铰接座；22支撑框架；23调整件；24支架；25横梁；26基座；27第二电机；28丝杠；29滑块；30上板、31下板；32立板；33进水口；34喷嘴；35进风口；36出风口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图6所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种风电叶片除冰机器人，如图6所示，除冰机器人用于为风电叶片1除冰，风电叶片1安装于风电机舱2上，风电机舱2设于风电塔筒3的顶部，该除冰机器人包括：除冰装置，除冰装置环绕风电叶片1；固定机构，固定机构与除冰装置连接，固定机构套设于风电塔筒3的外壁上；升降机构，升降机构设于风电塔筒3的顶部，升降机构与固定机构连接，升降机构能够带动固定机构升降，固定机构带动除冰装置升降，除冰装置在升降的过程中完成对整片风电叶片1的除冰作业。利用该除冰机器人代替人工对风电叶片1进行除冰作业，降低了人工成本，减少风力发电机组的停机时间、提高发电效率、避免人工除冰存在的安全隐患。

进一步地，如图1所示，固定机构包括上环4、下环5、定位装置6和导向装置7；上环4和下环5之间通过连接件8连接，在本实用新型的一实施例中，定位装置6设于上环4上，导向装置7设于下环5上，除冰装置与上环4和下环5均连接；其中，定位装置6和导向装置7的数量均为多个，多个定位装置6在上环4上均匀分布，多个导向装置7在下环5上均匀分布，每个定位装置6均位于一个连接件8的上方，每个导向装置7均位于一个连接件8的下方。在本实用新型的另一实施例中，定位装置6设于下环5上，导向装置7设于上环4上。上环4和下环5通过连接件8形成稳定结构，从而便于提高固定机构上升和下降时的稳定性。

进一步地，如图2所示，定位装置6包括定位轮9、轮臂10、铰接件11和弹簧12，定位轮9和轮臂10的数量均为两个；铰接件11设于上环4上，两个轮臂10的一端均与铰接件11铰接，两个轮臂10的另一端分别与一个定位轮9连接，弹簧12的两端分别与两个轮臂10连接，定位轮9位于上环4的靠近风电塔筒3的一侧。两个轮臂10呈一定角度，通过弹簧12来收紧两个轮臂10，使定位轮9能够压紧在风电塔筒3的外壁，上环4和下环5之间有一定的间距，可以防止固定机构的结构整体发生角度偏转。

进一步地，如图3所示，导向装置7包括第一电机13、电动推杆14和导向轮15；电动推杆14与下环5连接，电动推杆14的输出端与第一电机13外壳连接，第一电机13的输出端与导向轮15连接，导向轮15位于下环5的靠近风电塔筒3的一侧。通过第一电机13驱动导向轮15转动，可以在固定环发生倾角时调整姿态，也可以带动固定机构沿风电塔筒3外壁上下移动。

进一步地，如图4所示，除冰装置包括支撑框架22、调整件23和支架24；支撑框架22套设在风电叶片1的外侧，支撑框架22包括多个横梁25，多个横梁25依次首尾相连，每个横梁25上均设有一个调整件23，每个调整件23上设置有一个支架24，支架24的轴线与横梁25的轴线平行。多根横梁25组成的支撑框架22为多边形结构，多边形的支撑框架22机构强度高，稳定性强。

进一步地，调整件23包括基座26、第二电机27、丝杠28和滑块29；基座26设置在横梁25上，第二电机27设置在基座26的一端，丝杠28设置在基座26内，丝杠28的一端与第二电机27的输出端连接，滑块29与丝杠28螺纹连接，支架24设置在滑块29上，第二电机27通过丝杠28能够使滑块29移动，进而对支架24的位置进行调整，从而使支架24靠近风电叶片1，有利于除冰装置对风电叶片1进行除冰作业。

进一步地，如图5所示，支架24包括上板30、下板31和两块立板32，上板30、一块立板32、下板31和另一块立板32依次连接，上板30位于下板31的上方，下板31与滑块29连接；上板30靠近风电叶片1的一侧壁上设置有多个喷嘴34，多个喷嘴34由上板30的一端至上板30的另一端均匀布置，在下板31的远离风电叶片1的一侧壁上设置有进水口33，进水口33和多个喷嘴34在支架24内部连通。在下板31的靠近风电叶片1的一侧壁上设置有出风口36，出风口36由下板31的一端延伸至下板31的另一端，在下板31的远离风电叶片1的一侧壁上设置有进风口35，进风口35和出风口36在支架24内部连通，与进风口35连接有风机，风机将空气通过出风口36吹向风电叶片1。与进水口33连接有喷洒设备，喷洒设备通过喷嘴34向风电叶片1喷洒除冰剂，除冰剂由加热后的乙二醇混合物组成，冰点低于水的乙二醇不易结冰，能防止冰霜的二次形成。在除冰作业完成后，喷洒设备通过喷头还可以向风电叶片1喷洒防覆冰涂层，防覆冰涂层可防冰雪附着在叶片表面。

进一步地，除冰装置还包括加热部件，支架24的上板30、下板31和两块立板32围成了一个空腔，加热部件设置在空腔内，加热部件能够加热支架24，进而能够加热支架24内的除冰剂和吹向风电叶片1的空气。加热后的除冰剂有助于除冰。加热后的除冰剂和空气送到风电叶片1上，保证风电叶片1上的冰霜能快速融解。

进一步地，如图4所示，还包括连接机构，连接机构包括固定座18、连接杆19和伸缩杆20；固定座18的一端与上环4连接，固定座18的另一端与下环5连接，固定座18的一端向靠近除冰装置的方向延伸有铰接座21，连接杆19的一端与铰接座21铰接，连接杆19的另一端与支撑框架22铰接，伸缩杆20的一端与支撑框架22铰接，伸缩杆20的另一端与固定座18的另一端铰接。固定座18固定在上环4上，伸缩杆20伸缩能够驱动除冰装置仰俯，使除冰装置能够沿风电叶片1长度方向上移动，保证除冰作业的顺利进行，伸缩杆20可以是电动推杆14或电动缸。

进一步地，升降机构包括升降钢索16，上环4上设有钢索挂钩17，升降钢索16与钢索挂钩17连接，通过升降钢索16能够带动固定机构升降。升降钢索16挂在钢索挂钩17上，通过升降钢索16的收放来驱动固定机构的上升或下降。

利用该除冰机器人对风电叶片1进行除冰作业时，首先调整风电叶片1，使需要除冰的一片风电叶片1处于竖直状态，通过升降机构拉动除冰装置上升，在未到达风电叶片1区域时，除冰装置为垂直状态，当进入叶片高度时，利用伸缩杆20对除冰装置进行调整，使除冰装置处于水平状态，开始除冰作业，在除冰装置升降的过程中，除冰装置向风电叶片1喷洒加热后的除冰剂和空气，使风电叶片1上的冰霜快速融解，完成对风电叶片1的除冰作业，除冰作业完成后除冰装置还可以通过喷嘴34向风电叶片1喷洒防覆冰涂层，防覆冰涂层可防冰雪附着在叶片表面。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

一种风电叶片除冰机器人，该除冰机器人设置有除冰装置，除冰装置在沿风电叶片1升降的过程中向风电叶片1喷洒加热后的除冰剂和空气，使风电叶片1上的冰霜快速融解，完成对风电叶片1的除冰作业，除冰作业完成后除冰装置还可以向风电叶片1喷洒防覆冰涂层，防覆冰涂层可防冰雪附着在叶片表面。该除冰机器人能够代替人工完成对风电叶片1的除冰作业，能够高效地去除风机叶片上的积冰、减少风力发电机组的停机时间、提高发电效率、降低了人工成本、避免人工除冰存在的安全隐患。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电叶片除冰机器人，所述除冰机器人用于为风电叶片除冰，所述风电叶片安装于风电机舱上，所述风电机舱设于风电塔筒的顶部，其特征在于，所述除冰机器人包括：

除冰装置，所述除冰装置环绕所述风电叶片；

固定机构，所述固定机构与所述除冰装置连接，所述固定机构套设于所述风电塔筒的外壁上；

升降机构，所述升降机构设于所述风电塔筒的顶部，所述升降机构与所述固定机构连接，所述升降机构能够带动所述固定机构升降，所述固定机构带动所述除冰装置升降，所述除冰装置在升降的过程中完成对整片所述风电叶片的除冰作业。

2.根据权利要求1所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述固定机构包括上环、下环、定位装置和导向装置；

所述上环和所述下环之间通过连接件连接，所述定位装置设于所述上环上，所述导向装置设于所述下环上，所述除冰装置与所述上环和所述下环均连接；

其中，所述定位装置和所述导向装置的数量均为多个，多个所述定位装置在所述上环上均匀分布，多个所述导向装置在所述下环上均匀分布，每个所述定位装置均位于一个所述连接件的上方，每个所述导向装置均位于一个所述连接件的下方。

3.根据权利要求2所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述定位装置包括定位轮、轮臂、铰接件和弹簧，所述定位轮和所述轮臂的数量均为两个；

所述铰接件设于所述上环上，两个所述轮臂的一端均与所述铰接件铰接，两个所述轮臂的另一端分别与一个所述定位轮连接，所述弹簧的两端分别与两个所述轮臂连接，所述定位轮位于所述上环的靠近所述风电塔筒的一侧。

4.根据权利要求2所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述导向装置包括第一电机、电动推杆和导向轮；

所述电动推杆与所述下环连接，所述电动推杆的输出端与所述第一电机外壳连接，所述第一电机的输出端与所述导向轮连接，所述导向轮位于所述下环的靠近所述风电塔筒的一侧。

5.根据权利要求2所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述除冰装置包括支撑框架、调整件和支架；

所述支撑框架包括多个横梁，多个所述横梁依次首尾相连，每个所述横梁上均设有一个所述调整件，每个所述调整件上设置有一个所述支架，所述支架的轴线与所述横梁的轴线平行。

6.根据权利要求5所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述调整件包括基座、第二电机、丝杠和滑块；

所述基座设置在所述横梁上，所述第二电机设置在所述基座的一端，所述丝杠设置在所述基座内，所述丝杠的一端与所述第二电机的输出端连接，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，所述支架设置在所述滑块上，所述第二电机通过所述丝杠能够使所述滑块移动，进而对所述支架的位置进行调整，从而使所述支架靠近所述风电叶片。

7.根据权利要求5所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述支架包括上板、下板和两块立板，

所述上板、一块所述立板、所述下板和另一块所述立板依次连接；

所述上板靠近所述风电叶片的一侧壁上设置有多个喷嘴，多个喷嘴由所述上板的一端至所述上板的另一端均匀布置，在所述下板的远离所述风电叶片的一侧壁上设置有进水口，所述进水口和多个所述喷嘴在所述支架内部连通，与所述进水口连接有喷洒设备，所述喷洒设备通过所述喷嘴向所述风电叶片喷洒除冰剂；

在所述下板的靠近所述风电叶片的一侧壁上设置有出风口，所述出风口由所述下板的一端延伸至所述下板的另一端，在所述下板的远离所述风电叶片的一侧壁上设置有进风口，所述进风口和所述出风口在所述支架内部连通，与所述进风口连接有风机，所述风机将空气通过所述出风口吹向所述风电叶片。

8.根据权利要求7所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述除冰装置还包括加热部件，所述支架的所述上板、所述下板和两块所述立板围成了一个空腔，加热部件设置在所述空腔内，所述加热部件能够加热支架，进而能够加热所述除冰剂和吹向所述风电叶片的空气。

9.根据权利要求5所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

还包括连接机构，所述连接机构包括固定座、连接杆和伸缩杆；

所述固定座的一端与所述上环连接，所述固定座的另一端与所述下环连接，所述固定座的一端向靠近所述除冰装置的方向延伸有铰接座，所述连接杆的一端与所述铰接座铰接，所述连接杆的另一端与所述支撑框架铰接，所述伸缩杆的一端与所述支撑框架铰接，所述伸缩杆的另一端与所述固定座的另一端铰接。

10.根据权利要求2所述的风电叶片除冰机器人，其特征在于，

所述升降机构包括升降钢索，所述上环上设有钢索挂钩，所述升降钢索与所述钢索挂钩连接，通过所述升降钢索能够带动所述固定机构升降。

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