[发明专利]一种水平轴风力机叶片除冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平轴风力机叶片自动除冰装置,属于风力发电设备技术领域。 

背景技术

我国具有广阔的草原和漫长的海岸线，风能资源储备非常丰富。然而丰富的风资源基本分布在冰天雪地的北方以及湿气非常大的沿海地带，环境极其恶劣。风力发电机在摄氏零度以下运行时，如果遇到潮湿的空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是冻雨时，就会发生冰冻现象。 

叶片表面结冰后主要危害有机组载附加冰载、翼型表面粗糙度增加和甩冰对人员伤害及建筑物损坏。 

1.机组附加冰载 

叶片表面覆冰后会产生较大的冰载，加剧叶片及其他部件的疲劳寿命。而且覆盖在各个叶片上的冰块不尽相同，使得机组的不平衡载荷加大，若继续运行会对机组产生非常大的危害。同时，如果风力机停机，长期处于低温地区的风场机组风能输出大大降低。 

2.翼型气动外形改变 

由于每根叶片覆冰厚度不一样，使得原有叶片设计翼型形状发生改变，进而叶片在设计条件下的气动性能发生改变。对于早期失速调节的风力机叶片，气动性能的改变会促使叶片过早或延迟失速，不利于调节风轮转速，影响风力机叶片即关键部位的载荷，甚至危害机舱内电气设备。 

3.甩冰危害 

叶片表面覆冰后，随着温度的升高，冰块会脱落，然后在叶尖高速运转情况下被甩出，会对现场人员和附近机组造成危害。 

发明内容

(ⅰ)要解决的技术问题 

本发明提供一种水平轴风力机叶片除冰装置，使覆冰叶片能够有效方便的将冰块在安全的位置摆脱掉，降低维护成本和停机时间。 

(ⅱ)技术方案 

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案： 

一种水平轴风力机叶片除冰装置，其特征在于:包括叶片表面胶衣下覆盖的制热电阻丝,所述制热电阻丝与一供电电源相连，塔筒的塔影处设置有多个外露喷气孔，每个喷气孔均通过喷气管与竖直管连接，竖直管与涡轮喷气机连接，涡轮喷气机与供电电源相连。 

前述的水平轴风力机叶片除冰装置，其特征在于:所述制热电阻丝由金属网制成，金属网覆盖在合模裂缝和叶片的主梁位置。 

前述的水平轴风力机叶片除冰装置，其特征在于:金属网由叶尖处铺设至叶片叶肩，金属网与叶根处的供电电源的线圈连接。 

前述的水平轴风力机叶片除冰装置，其特征在于:所述喷气管为L型,与喷气口相连的折边与在塔影区域时跟塔筒平行的叶片中翼型弦线的夹角与对应的叶片截面翼型入流角φ相等，叶片截面翼型入流角其中a为轴向诱导因子、a'为周向诱导因子、U_∞为额定来流风速、ω为额定转速。 

前述的水平轴风力机叶片除冰装置，其特征在于:喷气孔间距为1.0m。 

本发明所达到的有益效果：在严寒天气下，叶片在牺牲少量电能的同时，能在安全位置有效的甩掉附着冰层，从而降低了风力机组不利的冰载荷、维持了原有气动功率输出、降低了叶片高速运动时“抛冰”对人畜和建筑物的危害，并且叶片所铺设的金属网能起到叶片避雷效果。 

附图说明

图1为塔影区域内叶片在喷气孔作用下，叶片复位振动效果图； 

图2为叶片某截面内制热电阻丝布置示意图； 

图3为喷气孔径向位置示意图； 

图4为塔筒内喷气管安装示意图； 

图5为水平轴风力机叶片除冰装置组合效果图； 

具体实施方式：

所述喷气孔分布在塔筒塔影位置，喷气孔径向方向与对应叶片截面合成入流方向一致。当叶片经过塔影时，叶片气动力降低或消失，叶片恢复到只受重力状态，产生振动使得覆冰在叶片运行至最低位置时被弹振抛掉。 

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述。 

如图1所示，本发明的水平轴风力机叶片除冰装置，包括叶片表面胶衣下覆盖的制热电阻丝,所述制热电阻丝与一供电电源相连，塔筒的塔影处设置有多个外露喷气孔，每个喷气孔均通过喷气管与竖直管连接，竖直管与涡轮喷气机连接，涡轮喷气机与供电电源相连。所述制热电阻丝由轻质金属网制成，在叶片1压力面和吸力面合模时，将电阻丝2覆盖在合模裂缝和叶片的主梁位置，合模裂缝处的金属网能够起到增强叶片两面连接强度的作用，见图2所示。 

金属网2由叶尖处铺设至叶片叶肩，再将金属网与叶根处的供电电源的供电线圈连接。金属网可由铝线制成，通电电压使金属网在严寒天气下温度维持在5摄氏度左右。 

金属网2铺设完成后，在金属网上覆盖叶片常用胶衣，使叶片1表面光洁，无凹痕。