[实用新型]一种具有防冰及除冰能力的风轮叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组的风轮叶片，特别是涉及一种具有防冰及除冰能力的风轮叶片。

背景技术

风力发电机组在运行过程中，风轮叶片会遭受各种恶劣环境的考验，其中叶片表面在寒冷环境中结冰是困扰风电机组冬季运转的主要因素。风轮叶片结冰后会造成风电机组发电量降低甚至停机，结冰后叶片的质量不平衡会造成塔筒底部的疲劳损伤增强，旋转叶片上冰块从高空甩落会产生危害隐患，因此防止叶片结冰或者叶片结冰后迅速除冰是风电技术研究的一个热点。

根据GL规范的相关规定，运转中的风轮叶片发生结冰现象的区域主要为叶片壳体前缘表面。从叶根到R/2(R为叶片长度)处，前缘上冰的质量分布(质量/单位长度)由0线性增加到μ_E；从R/2处到叶尖处，前缘上冰的质量分布保持μ_E不变。因此，当叶片前缘特别是R/2处到叶尖区域的表面温度超过结冰温度时，可有效抑制风轮叶片的结冰现象。

根据德国Enercon公司的实际运行经验，通过热气流加热叶片表面是实现风轮叶片防/除冰的有效方法。目前国内外已有一些专利对该技术进行保护。美国专利US2006/0018752 A1介绍了一种“C”型循环通路，热气流沿着叶根-叶尖-叶根的循环回路加热叶片前缘区域，但该方法对靠近叶根的区域的加热作用更为明显。中国专利公开号CN201367977 Y通过管路引导热气流加热叶片，热气流通过叶尖处的通孔排出，但这种方法并未循环使用热空气，热利用率不高。美国专利US6676122B1和中国专利公开号CN102322405A将发电机中的热气通过管路引导到风轮叶片中加热叶片，同时实现发电机的制冷，但并未具体介绍叶片内的热气流管路排布。

从叶片的结构形式考虑，靠近叶尖的叶片前缘腔体空间狭小，不能安装排布复杂的气流管路；而靠近叶根的叶片前缘腔体空间过大，会出现加热效果不明显或者管路排布和固定方法复杂的问题。因此，如何设计出合理的管路结构形式和排布方式，使热气流重点加热叶片前缘特别是叶片中部到叶尖区域的叶片壳体，并实现热气流的循环利用，提高热能利用率，是当前本领域的重要研究课题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有防冰及除冰能力的风轮叶片，使其管路结构形式和排布方式合理，热气流重点加热叶片前缘特别是叶片中部到叶尖区域的叶片壳体，并可实现热气流的循环利用，提高热能利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型一种具有防冰及除冰能力的风轮叶片，包括壳体以及将壳体内部划分为前、后缘腔体的抗剪腹板，所述的前缘腔体内设置有加热装置，该加热装置包括安装在靠近叶片根部处的加热式鼓风机，以及与加热式鼓风机的出气口连接的绝热管道；所述的绝热管道在与叶片中部至叶尖对应区段为开设有喷气孔的笛形管，喷气孔的开设方向朝向叶片前缘；所述的喷气孔排出的气流循环至加热式鼓风机的进气口。

作为本实用新型的一种改进，所述的加热装置还包括沿叶片前缘壳体内壁铺设的、自叶片中部延伸至加热式鼓风机进气口的循环管道，所述的喷气孔排出的气流经该循环管道循环至加热式鼓风机的进气口。

所述的加热装置还包括安装在前缘腔体中部、将叶片中部至叶尖的前缘腔体内气体导入循环管道的隔热不透气布。

所述的循环管道包括与加热式鼓风机进气口连接的圆形绝热管路，以及固定在前缘壳体内壁的弧形绝热管路。

所述的加热装置还包括安装在前缘腔体内，位于加热式鼓风机进气口与叶片根部之间的隔热挡板，并在抗剪腹板上铺设绝热层或隔热毡。

所述的加热式鼓风机固定安装在抗剪腹板上，所述的绝热、循环管道通过抱箍固定在抗剪腹板和前缘壳体内壁上。

所述的绝热管道采用聚氨酯泡沫塑料管、聚苯乙烯泡沫塑料管、聚乙烯泡沫塑料管、酚醛泡沫塑料管、橡胶保温管或者铺设有绝热层或隔热毡的玻璃钢管一体成型，或由多根绝热管经柔性接头连接而成。

所述的叶片后缘壳体外表面涂覆有防结冰涂层。

所述的后缘腔体内也安装有加热装置。

采用这样的设计后，本实用新型为实现对叶片前缘壳体的有效加热，在风轮叶片中布置了简易、优化的热气流循环流动管路，管路排布方式所达到的加热效果与叶片的冰层分布相对应，实现了对叶片前缘大约叶片中部到叶尖区域的叶片壳体的集中加热，并可对叶片中部到叶根区域进行梯度加热，进而保证热气流的热利用率最高，且该叶片加热系统具有结构简单、加热区域集中、加热效率高的特点，可以有效抑制风轮叶片发生结冰的问题，具有防止叶片结冰和除掉叶片上冰层的能力，保证风轮叶片在结冰环境中的正常运行。