專利名稱：具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種防止室外電カ設備發(fā)生結冰的結構，尤其涉及ー種能夠防止風カ發(fā)電機轉子葉片結冰的電熱融冰裝置，屬于風カ發(fā)電設備技術領域。
背景技術：
隨著能源短缺和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，風カ發(fā)電在國內外的應用越來越廣泛。但是近年來極端災害氣候頻繁出現，特別是我國凍雨天氣增多，對風カ發(fā)電的運行帶來嚴重影響。在凍雨的氣候環(huán)境中，電機轉子葉片上非常容易結冰，會對風カ發(fā)電產生如下危害一方面，隨著冰層的增厚，葉片的物理外形發(fā)生變化，使得葉片受風能力降低，從而使葉片的空氣力學性能下降，影響風カ發(fā)電效率；另ー方面，隨著冰層的增厚，葉片的重量増加，カロ大發(fā)電機組的負荷，増加了發(fā)電機組的機械磨損，影響發(fā)電機組的壽命和安全。目前消除葉片結冰常用的方法， 是在葉片結冰到一定程度時停機除冰，其除冰方法一是等待氣溫上升自然除冰；ニ是人工敲打除冰。應用上述方法不但影響發(fā)電機組的發(fā)電量，而且因敲打可能對發(fā)電機組造成損害。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供ー種具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片及其控制系統(tǒng)，以解決現有技術存在的影響發(fā)電機組的發(fā)電量，甚至可能損害葉片、發(fā)電機組等問題。為解決上述技術問題，本實用新型提供的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片的技術方案為包括葉片本體，所述葉片本體包括內表面和外表面，所述葉片本體的內表面包圍形成所述葉片本體的空腔體，其特征在于，所述葉片本體的外表面、內表面上和/或夾層結構中設有用于將電能轉換為熱能從而熔化所述葉片本體上結冰的電熱融冰裝置。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述電熱融冰裝置呈片狀，且所述電熱融冰裝置貼附于所述葉片本體的外表面、內表面或夾置于所述葉片本體的夾層結構中。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述電熱融冰裝置呈片狀，所述電熱融冰裝置包括保溫層、電熱元件和絕緣散熱層，所述電熱元件安裝于所述保溫層上，所述絕緣散熱層包覆于所述電熱元件上。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述保溫層為石棉纖維層或玻璃纖維層，所述電熱元件為包括鋅白銅低溫軟絲、鎳鉻合金電熱絲或鐵鉻鋁合金電熱絲的電熱芯片，所述絕緣散熱層為PVC工程塑料，其中，所述保溫層的厚度為1-1. 5mm，所述電熱芯片的厚度為2-4mm。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述電熱融冰裝置根據所述葉片本體表面不同區(qū)域熱量消耗不同而進行不同布置。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述電熱融冰裝置為多個，多個所述電熱融冰裝置之間并聯連接，并且對應于所述葉片本體的切風面和尾部的所述電熱融冰裝置的功率大于其余的所述電熱融冰裝置的功率。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，多個所述電熱融冰裝置的表面大小均為500*1000mm，且多個所述電熱融冰裝置的發(fā)熱功率分別為IOOw和200w，對應于所述葉片本體的切風面和尾部的所述電熱融冰裝置的發(fā)熱功率為200w。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，還包括用于控制所述電熱融冰裝置的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括供電單元，用于獲取電力；開關單元，設在所述供電単元和所述電熱融冰裝置之間，用于控制所述供電単元向所述電熱融冰裝置的供電；以及控制單元，與所述開關單元連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件吋，控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述供電単元包括至少兩個金屬環(huán)，用于安裝在風カ發(fā)電機轉子輪轂上，其中兩個所述金屬環(huán)用于連接220V電源；至少兩個電刷，其中兩個所述電刷連接于所述開關単元與接220V電源的所述金屬環(huán)之間；所述控制単元包括溫控單元，與所述開 關單元連接，用于檢測所述具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片的周圍環(huán)境的溫度、濕度，在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制所述開關單元導通，使所述供電単元向所述電熱融冰裝置供電；遙控單元，與所述開關単元無線連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制所述開關單元導通，使所述供電単元向所述電熱融冰裝置供電；和/或手控單元，與所述開關單元連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件吋，手動控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電。根據上述融冰裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，多個所述具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片的控制系統(tǒng)與一區(qū)域監(jiān)控主機通信連接，以使所述區(qū)域監(jiān)控主機監(jiān)控所述多個具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片的運行。本實用新型的上述技術方案的有益效果如下可以在風カ發(fā)電機組正常發(fā)電的狀態(tài)下進行在線融冰，提高風カ發(fā)電機組的工作效率，増加發(fā)電量；葉片也無需受到外力擊打。并且，具有節(jié)電、重量輕、形狀安裝靈活等特性。

圖1為本實用新型的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片實施例一的截面結構示意圖；圖2為圖1中電熱融冰裝置的層狀結構示意圖；圖3為本實用新型的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片實施例ニ的截面結構示意圖；[0029]圖4為本實用新型的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片的控制系統(tǒng)的原理框圖。圖5為圖4所示的控制系統(tǒng)的供電單元從風カ發(fā)電機獲取電力的原理結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。如圖1所示，本實用新型的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片實施例一包括葉片本體和電熱融冰裝置1，其中，葉片本體包括芯材21、玻璃鋼22、腹板23等，腹板23位于葉片本體的空腔體3中以增加葉片本體的強度。葉片本體具有內表面和外表面，內表面包圍形成葉片本體的空腔體3。葉片本體的內表面，也即空腔體3的空腔壁，貼附有電熱融冰裝置1，電熱融冰裝置I用于將電能轉換為熱能從而熔化葉片本體上的結冰、凍雨。在其他實施例中，電熱融冰裝置I也可以貼附在葉片本體的外表面，例如圖2所示，或者將葉片本體設計為夾層結構，將電熱融冰裝置I設置于夾層結構中，當然，也可以將在部分內表面設置電熱融冰裝置I，在部分外表面設置電熱融冰裝置I。如圖1和圖3所示，電熱融冰裝置I呈片狀，當然也可以呈塊狀以密集地固定在葉片本體的表面上、線狀以回繞在葉片本體的外表面上。電熱融冰裝置I的內部結構呈層狀，如圖2所示，電熱融冰裝置I包括耐高溫、強度高、散熱性能好的絕緣散熱層11和節(jié)電、降低電能消耗的電熱元件12、保溫層13。在圖2所示的電熱融冰裝置I中，電熱元件12安裝于保溫層13上，絕緣散熱層11包覆于電熱元件12上。保溫層13可以為石棉纖維層或玻璃纖維層，優(yōu)選地，厚度為l-1.5mm。在圖1所示實施例中，保溫層13可以避免電熱元件12產生的熱量散發(fā)至空腔體3中，在圖3所示實施例中，保溫層13可以避免電熱元件12產生的熱量散發(fā)至芯材21和玻璃鋼22，從而使得電熱元件12產生的熱量盡可能的傳播至葉片本體的外表面以熔化結冰、凍雨。電熱元件12為包括鋅白銅低溫軟絲、鎳鉻合金或鐵鉻鋁合金電熱絲的電熱芯片。在電熱芯片中，鋅白銅低溫軟絲、鎳鉻合金電熱絲或鐵鉻鋁合金電熱絲作為電熱絲導電發(fā)熱，電熱絲在電熱芯片中呈平行狀排列(類似于弓字形排列)、環(huán)形排列。優(yōu)選的是，電熱芯片中包括兩組電熱絲，以預防其中ー組電熱絲失效。其中，電熱絲優(yōu)選為鋅白銅低溫軟絲(zinc-copper-nickel-alloy),其為低溫電熱材料,包括銅鎳鋅，電阻率0. 12-0. 4(Q),耐壓在3700v以上。電熱絲外采用PVC材料絕緣，形成絕緣散熱層11，絕緣散熱層11但具有絕緣散熱效果，而且用于固定電熱絲的位置，并且在圖1所示實施例中，提供電熱芯片與葉片表面的良好接觸。經研究，葉片本體上不同部位的熱量消耗并不相同，在葉片本體的切風面和尾部消耗熱量最多，因此，在本實用新型中，電熱融冰裝置I根據葉片本體表面熱量消耗的不同而進行不同的布置。此外，電熱融冰裝置I為多個，且均呈片狀，厚度小、重量輕、柔軟易變形，借此，可以將電熱融冰裝置I的表面大小設計為500*1000mm。在根據葉片表面形狀的變化改變電熱芯片的平面形狀，使電熱芯片與葉片表面形狀有良好配合的同時，多個電熱融冰裝置I的電熱元件12(電熱絲)之間并聯連接，并且對應于葉片本體的切風面和尾部的電熱融冰裝置I的功率大于其余部位的電熱融冰裝置I的功率。例如，本實施例的電熱融冰裝置I的額定電壓為220v，發(fā)熱功率有的為lOOw，有的為200w，對應于葉片本體的切風面和尾部的電熱融冰裝置的功率為200w。在其他實施例中，如果電熱融冰裝置的發(fā)熱功率相同，則可以在葉片本體的切風面和尾部增加電熱融冰裝置的分布密度。本實用新型提供的控制系統(tǒng)如圖4所示，其用于控制圖1或圖3中的具有電熱融冰裝置的風カ發(fā)電機轉子葉片的自動融冰，該控制系統(tǒng)包括開關單元4、供電單元5、控制単元6和區(qū)域監(jiān)控主機8。其中，供電單元5用于獲取電力，其可以從風力發(fā)電機本身獲取電力，也可以為ー個電能存儲裝置，或者ー個輸變電裝置。開關單元4連接在供電單元5和電熱融冰裝置I之間，以控制供電單元5向電熱融冰裝置I的供電，開關電源4可以為ー個電子開關，也可以為機械開關?？刂茊卧?與開關單元4連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制開關單元4導通，使供電單元5向電熱融冰裝置I供電。一簡化實施例中，工作人員發(fā)現風カ發(fā)電機周圍的環(huán)境可能導致葉片本體表面結冰，則可以按下作為控制単元的按鈕，使供電單元和電熱融冰裝置之間的開關單元導通。在本實施例中，供電單元5采用雙回路方式，風カ發(fā)電機正常運行時，電源由風カ發(fā)電機提供，當風カ發(fā)電機出現故障維修時采用專項電源供給。因此，供電單元5包括專項電源、三個金屬環(huán)54和三個電刷53。如圖5所示，三個金屬環(huán)54(火線、零線、地線)安裝在風カ發(fā)電機轉子輪轂55上。其中兩個金屬環(huán)接220V電源，另ー個金屬環(huán)(通過變壓器52)接地。三個電刷53中的兩個連接于開關單元4(圖5未示出)與接220V電源的金屬環(huán)之間；另一個電刷連接于地。葉片本體56處于旋轉過程時，輪轂55旋轉，驅動風機大齒盤50旋轉,風機大齒盤50帶動發(fā)電機51發(fā)電,變壓器52將發(fā)電機51輸出的電カ轉換為220V電源，并通過導線與電刷53連接。供電電刷的電流通過金屬環(huán)與電熱融冰裝置I的引線相連接。專項電源可以為電池，也可以為與其他風カ發(fā)電機連接的輸配電裝置，以獲取其他正常運行的風カ發(fā)電機的電源。在本實施例中，控制單元6包括溫控單元61、遙控單元62、手控單元63。溫控單元61與開關單元4連接，用于檢測風カ發(fā)電機周圍環(huán)境的溫度、濕度，在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制開關單元4導通，使供電單元5向電熱融冰裝置I供電，其包括溫度傳感器和濕度傳感器，在二者檢測相關參數之后，由控制單元6的數據處理単元按照設定的程序進行計算，以判斷是否達到結冰條件，若判斷葉片本體表面可能發(fā)生結冰，則控制単元6使得開關單元4導通。遙控單元62與開關單元4無線連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制開關單元4導通，使供電單元5向電熱融冰裝置I供電。具體而言，遙控單元62包括信號接收端裝置和信號發(fā)射端裝置，二者之間可以通過紅外線通信，也可以通過RFID進行通信。在溫控單元61出現故障無法運行或者沒有設置溫控單元61的情況下，工作人員根據檢測的周圍環(huán)境，判斷葉片本體表面可能發(fā)生結冰或已經發(fā)生結冰時，可以操作信號發(fā)射端裝置，使信號接收端裝置導通開關單元4。手控單元63與開關単元4連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，手動控制開關單元4導通，使供電單元5向電熱融冰裝置I供電。由上可知，本實施例的開關單元4處于常開狀態(tài)，并且溫控單元61、遙控單元62、手控單元63對開關單元4的控制都是獨立，也即，在溫控單元61、遙控單元62、手控單元63任ー動作吋，開關單元4才會閉合，使供電單元5、電熱融冰裝置I之間的電路導通。[0039]為了集中控制，對多個風カ發(fā)電機轉子葉片進行電熱融冰，本實施例還包括區(qū)域監(jiān)控主機8，區(qū)域監(jiān)控主機8通過通信網絡7與控制單元6通信連接。區(qū)域監(jiān)控主機8可以控制多個風カ發(fā)電機，向多個風カ發(fā)電機發(fā)出指令，讀取、記錄多個風カ風電機的融冰狀態(tài)，提高區(qū)域融冰的準確性和工作效率。綜上，本實用新型可以避免風カ發(fā)電機葉片發(fā)生結冰現象，從而在風カ發(fā)電機組正常發(fā)電的狀態(tài)下進行在線融冰，提高風カ發(fā)電機組的工作效率，増加發(fā)電量，并且節(jié)電、
重量輕、結構簡單。以上是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，包括葉片本體，所述葉片本體包括內表面和外表面，所述葉片本體的內表面包圍形成所述葉片本體的空腔體，其特征在于，所述葉片本體的外表面、內表面上和/或夾層結構中設有用于將電能轉換為熱能從而熔化所述葉片本體上結冰的電熱融冰裝置。
2.根據權利要求1所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述電熱融冰裝置呈片狀，且所述電熱融冰裝置貼附于所述葉片本體的外表面、內表面或夾置于所述葉片本體的夾層結構中。
3.根據權利要求1所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述電熱融冰裝置呈片狀，所述電熱融冰裝置包括保溫層、電熱元件和絕緣散熱層，所述電熱元件安裝于所述保溫層上，所述絕緣散熱層包覆于所述電熱元件上。
4.根據權利要求3所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述保溫層為石棉纖維層或玻璃纖維層，所述電熱元件為包括鋅白銅低溫軟絲、鎳鉻合金電熱絲或鐵鉻鋁合金電熱絲的電熱芯片，所述絕緣散熱層為PVC工程塑料，所述保溫層的厚度為1-1. 5mm,所述電熱芯片的厚度為2_4mm。
5.根據權利要求1所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述電熱融冰裝置根據所述葉片本體表面不同區(qū)域熱量消耗不同而進行不同布置。
6.根據權利要求5所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述電熱融冰裝置為多個，多個所述電熱融冰裝置之間并聯連接，并且對應于所述葉片本體的切風面和尾部的所述電熱融冰裝置的功率大于其余的所述電熱融冰裝置的功率。
7.根據權利要求6所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，多個所述電熱融冰裝置的表面大小均為500*1000mm，且多個所述電熱融冰裝置的發(fā)熱功率分別為IOOw和200w，對應于所述葉片本體的切風面和尾部的所述電熱融冰裝置的發(fā)熱功率為 200wo
8.根據權利要求1-7任一所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，還包括用于控制所述電熱融冰裝置的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括供電單元，用于獲取電力；開關單元，設在所述供電單元和所述電熱融冰裝置之間，用于控制所述供電單元向所述電熱融冰裝置的供電；以及控制單元，與所述開關單元連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電。
9.根據權利要求8所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，所述供電單元包括至少兩個金屬環(huán)，用于安裝在風力發(fā)電機轉子輪轂上，其中兩個所述金屬環(huán)用于連接 220V電源；至少兩個電刷，其中兩個所述電刷連接于所述開關單元與接220V電源的所述金屬環(huán)之間；所述控制單元包括溫控單元，與所述開關單元連接，用于檢測所述具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片的周圍環(huán)境的溫度、濕度，在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電；遙控單元，與所述開關單元無線連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時， 控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電；和/或手控單元，與所述開關單元連接，用于在周圍環(huán)境達到形成結冰、凍雨的條件時，手動控制所述開關單元導通，使所述供電單元向所述電熱融冰裝置供電。
10.根據權利要求9所述的具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其特征在于，多個所述具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片的控制系統(tǒng)與一區(qū)域監(jiān)控主機通信連接， 以使所述區(qū)域監(jiān)控主機監(jiān)控所述多個具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片的運行。
專利摘要本實用新型提供一種具有電熱融冰裝置的風力發(fā)電機轉子葉片，其包括葉片本體，所述葉片本體包括內表面和外表面，所述葉片本體的內表面包圍形成所述葉片本體的空腔體，所述葉片本體的外表面、內表面上和/或夾層結構中設有用于將電能轉換為熱能從而熔化所述葉片本體上結冰的電熱融冰裝置。本實用新型可以在風力發(fā)電機組正常發(fā)電的狀態(tài)下進行在線融冰，提高風力發(fā)電機組的工作效率，增加發(fā)電量；葉片也無需受到外力擊打。并且，具有節(jié)電、重量輕、形狀安裝靈活等特性。
文檔編號F03D11/00GK202883274SQ20122052723
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權日2012年10月16日
發(fā)明者劉中威, 李安民, 徐新華, 李剛 申請人:劉中威, 李安民, 南通東泰新能源設備有限公司