CN221277932U - 一种风电叶片除冰装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电叶片除冰装置，包括隔热层、加热层和形变层，所述隔热层一侧贴敷在风机叶片表面，远离风机叶片表面的一侧与加热层贴合，加热层远离隔热层的一侧为凹凸结构面设置，凸起部抵接并支撑形变层；所述形变层远离支撑层的一侧接触外部环境，还包括温差发电模块，至少包括冷端和热端，所述热端设置为所述加热层，所述冷端设置为形变层表面，所述温差发电模块利用加热层与形变层表面之间的温差进行发电。通过加热模块释放热量给加热层，配合形变层发生形变，实现高效率除冰，同时温差发电模块实现温差电能转换，提高能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风电叶片除冰装置，属于风力发电技术领域
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。
风力发电机在运行过程中会面临一些复杂的气象条件，尤其是在冬季的湿冷地区，这很容易使得风机叶片表面结冰，结冰不仅会增加风机叶片的重量，而且会改变叶片原有的翼型，导致桨叶气动性能恶化，造成风能捕获能力急剧下降，积冰严重时载荷增加，震动加剧，严重时甚至会导致叶片断裂，对发电机组产生非常大的危害。
针对中国实用新型专利(申请号202222003266.4)所提出的一种风机叶片快速除冰装置，涉及风机领域，包括控制组件、加热组件和震动组件，控制组件分别电连接加热组件和震动组件，用于控制加热组件和震动组件协同工作；加热组件包括布设于风机叶片内部的电热丝，用于对风机叶片加热；震动组件包括布设于风机叶片内部的震动件，用于震动风机叶片。但是发明人发现，上述除冰方式对于冰层较厚区域除冰效果较差，加热组件与震动组件分开设置，热传递缓慢，使得加热组件需要长时间持续加热才能够使冰层脱离风机叶片表面，同时震动组件容易对风机叶片表面造成损伤，导致耗时较长、耗能较高，除冰效率低。因此我们对此做出改进，提出一种风电叶片除冰装置。
实用新型内容
本实用新型目的在于：针对现有技术风机叶片除冰耗时较长，耗能较高，除冰效率低，为此提供一种风电叶片除冰装置，设置多层叠加结构，包括形变层、加热层、隔热层，使得装置本身具有一定支撑强度的同时，通过加热层释放热量，配合形变层发生形变，实现高效率除冰，同时设置温差发电模块实现温差电能转换，提高能量利用率。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
一种风电叶片除冰装置，包括隔热层、加热层和形变层，所述隔热层一侧贴敷在风机叶片表面，远离风机叶片表面的一侧与加热层贴合，加热层远离隔热层的一侧为凹凸结构面设置，凸起部抵接并支撑形变层；所述形变层远离支撑层的一侧接触外部环境。
进一步地，所述凹凸结构面为波浪形状设置，且至少一个凸起部抵接并支撑形变层。
进一步地，所述加热层厚度大于形变层。
进一步地，所述形变层材质为形状记忆环氧树脂与石墨烯的复合材料。
进一步地，所述形变层受热变形后与加热层间不完全贴合。
进一步地，还包括温差发电模块，至少包括冷端和热端，所述热端设置为所述加热层，所述冷端设置为形变层表面，所述温差发电模块利用加热层与形变层表面之间的温差进行发电。
进一步地，还包括稳压电路和电源，所述电源为蓄电池，所述加热层与电源的放电端连接；所述温差发电模块通过稳压电路，与电源的充电端连接。
进一步地，所述形变层与加热层间设有检测控制模块，检测控制模块包括结冰传感器和温度传感器。
进一步地，所述检测控制模块连接有控制器，且电源与加热层之间的启闭开关与所述控制器连接。
进一步地，所述加热层、隔热层、形变层沿着风机叶片前缘至后缘方向包覆在风机叶片上，加热层、隔热层、形变层两侧边的交接处与风机叶片的边缘固定连接。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
(1)本实用新型提供的一种风电叶片除冰装置采用多层叠加结构，加热层可为形变层提供稳定支撑，保护风机叶片的同时提高装置强度，形变层能够在加热层的作用下发生形变，形成局部凹陷，结合加热层释放的热量，实现除冰过程中的机械作用和热作用协同除冰，使冰层与形变层表面分离，对风机叶片表面附着冰层进行去除，提高了除冰效率；
(2)本实用新型设有温差发电模块，利用加热层温度与形变层表面温差较大的特点，将此温差转化为能量储存到蓄电池中，再次供除冰加热层使用，实现了能量的循环利用，提高了能量利用率；
(3)采用检测控制模块对形变层的温度和表面冰层附着情况进行检测，可以精确掌握结冰附着状态和除冰效果，并且依据温度测取能够通过调节加热层以控制形变层的变形量，提高了除冰过程的可控性；
附图说明
构成本实用新型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。
图1是本实用新型的形变层未发生形变与加热层的连接结构示意图。
图2是本实用新型的形变层发生形变与加热层的连接结构示意图。
图中：1.形变层；2.加热层；3.容腔；4.电源；5.隔热层；6.风机叶片；7.贴敷面；8.缝隙
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面结合附图，对本实用新型进行详细说明，本实施例公开的一种风电叶片除冰装置，如图1-2所示，包括：
隔热层5、加热层2和形变层1，所述隔热层5一侧贴敷在风机叶片6表面，远离风机叶片6表面的一侧与加热层2贴合，加热层1远离隔热层5的一侧为凹凸结构面设置，凸起部抵接并支撑形变层1；所述形变层1远离加热层2的一侧接触外部环境，凹凸结构面为波浪形状设置，且至少一个凸起部抵接并支撑形变层1，所述加热层2厚度大于形变层1，使得形变层在受热变形后，不会影响加热层的支撑稳定性，所述形变层1材质为形状记忆环氧树脂与石墨烯的复合材料，所述形变层1受热变形后与加热层2间不完全贴合，留有缝隙8。
需要指出的是，形变层1的形态分为变形前和变形后两种，变形前其为适应风机叶片的形状；变形后，根据加热层的凸起结构变为波浪状。
可以理解的是，加热层与形变层为抵接支撑关系，而非固定连接关系，在形变层1受热发生形变时，形变层1相对于支撑层2发生轻微的位移，此微小位移不会影响形变层1与加热层2之间的稳定支撑关系，使得冰层与形变层1表面附着位置断开连接，进一步减少冰层与形变层1表面的附着区域，实现机械除冰。同时，形变层1在加热层2作用下温度升高，对接触形变层1的冰层进行加热使其融化，进一步降低冰层的附着力，协同达到除冰的效果。
温差发电模块，至少包括冷端和热端，所述热端设置为所述加热层2，所述冷端设置为形变层1表面，所述温差发电模块利用加热层2与形变层1表面之间的温差进行发电。在本实施例中，所述冷端和所述热端之间可设置多个依次交叉连接的P型半导体和N型半导体，在其他实施例中还可以根据需求选用常规或现有的其他温差发电器，在此不再详述。
稳压电路和电源4，所述电源4为蓄电池，所述加热层2与电源4的放电端连接；所述温差发电模块通过稳压电路，与电源4的充电端连接。
形变层1与加热层2间设有检测控制模块，检测控制模块包括结冰传感器和温度传感器，用于检测风机叶片表面状况，检测控制模块连接有控制器，且电源4与加热层2之间的启闭开关与所述控制器连接，当风机叶片表面温度小于0℃或覆冰时，控制加热层接通电源；当检测到覆冰融化或者机翼表面温度高于预设值时，停止向加热层通电。
所述加热层2、隔热层5、形变层1沿着风机叶片前缘至后缘方向包覆在风机叶片6上，加热层2、隔热层5、形变层1两侧边的交接处与风机叶片6的边缘固定连接。
本实用新型风机叶片除冰装置的工作原理:
当风机运行过程中叶片结冰时，结冰传感器和温度传感器发送信号给控制器，控制器发送开启信号给加热层2，加热层2释放热量给形变层1加热，由于隔热层5的隔热作用，使加热层2释放的热量沿着结冰方向单方向传递，隔热层5远离机翼的一侧快速升温，形变层1按照预定的形状发生变形，直至积冰除去。
当风机叶片上积冰去除后，控制器停止向电加热层通电，此时温差发电模块热端加热层2尚有余热，与冷端形变层1表面存在温差，其利用此温差产生电能，通过稳压电路将剩余温差产生的能量储存于电源4中，实现能量的循环利用。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种风电叶片除冰装置，其特征在于，包括隔热层、加热层和形变层，所述隔热层一侧贴敷在风机叶片表面，远离风机叶片表面的一侧与加热层贴合，加热层远离隔热层的一侧为凹凸结构面设置，凸起部抵接并支撑形变层；所述形变层远离支撑层的一侧接触外部环境。
2.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述凹凸结构面为波浪形状设置，且至少一个凸起部抵接并支撑形变层。
3.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述加热层厚度大于形变层。
4.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述形变层材质为形状记忆环氧树脂与石墨烯的复合材料。
5.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述形变层受热变形后与加热层间不完全贴合。
6.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，还包括温差发电模块，至少包括冷端和热端，所述热端设置为所述加热层，所述冷端设置为形变层表面，所述温差发电模块利用加热层与形变层表面之间的温差进行发电。
7.如权利要求6所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，还包括稳压电路和电源，所述电源为蓄电池，所述加热层与电源的放电端连接；所述温差发电模块通过稳压电路，与电源的充电端连接。
8.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述形变层与加热层间设有检测控制模块，检测控制模块包括结冰传感器和温度传感器。
9.如权利要求8所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述检测控制模块连接有控制器，且电源与加热层之间的启闭开关与所述控制器连接。
10.如权利要求1所述的一种风电叶片除冰装置，其特征在于，所述加热层、隔热层、形变层沿着风机叶片前缘至后缘方向包覆在风机叶片上，加热层、隔热层、形变层两侧边的交接处与风机叶片的边缘固定连接。
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