[发明专利]用于风力发电机组的防冰除冰系统及其方法

说明书

本发明涉及一种用于风力发电机组的防冰除冰系统，该系统包括结冰检测单元、控制单元和防冰除冰单元，其中，防冰除冰单元设置于风机叶片根部；防冰除冰单元包括可沿风机叶片长度方向移动的轴向行走机构和设置于轴向行走机构端部的纵向伸缩机构，纵向伸缩机构具有机械手，机械手的前端安装有浮动式吸附触头，浮动式吸附触头上设置有振动器和远红外加热器。本发明还包括一种用于风力发电机组的防冰除冰的方法。本发明将防冰除冰单元设置在风机叶片根部，需要防冰除冰时，防冰除冰单元由叶片根部移动到防除冰位置处；而不需要时，防冰除冰单元归位至风机叶片根部，既能解决风机防冰除冰问题，还不增加风机叶片的重量，延长了设备的使用寿命。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种用于风力发电机组的防冰除冰系统及其方法。

背景技术

近年来，风能作为清洁能源已经得到了广泛的应用，其中一种有效的利用方式就是风力发电。风力发电就是把风的动能转化为电能的一种发电方式，风力发电所需要的装置称作风力发电机组(以下简称风机)，该风机一般包括风轮、发电机和塔筒三部分，风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成。风机的工作环境在风力资源较为丰富的室外，在空气温度较低或者遇到雨雪天气的时候，叶片上可能会结冰。风机的叶片结冰会改变叶片的气动外形，风机在叶片结冰的状况下运行会明显降低功率输出，增大风机的载荷，严重时甚至导致风机长时间停机，严重影响风电场的电力生产。因此，能够有效地检测风机叶片的结冰状况，从而能够及时除冰，对于风机发电系统来讲是至关重要的。

目前兆瓦级风力发电机组上使用的叶片防冰除冰系统或方法有人工高空作业除冰方式、无人机除冰方式等、叶片加热除冰方式、超声波除冰方式等方式。

然而，人工高空作业除冰方式一般是通过人工攀爬至叶片结冰部位喷洒融冰液来进行除冰，这种方式对作业人员要求较高，且由于是冬季施工，施工比较困难，效率比较低，实施费用较高，难以自动化作业，风机除冰作业的停机时间较长。

无人机除冰方式是利用无人机来侦测叶片的结冰情况及携带融冰液对叶片进行近距离的除冰作业，但是由于无人机需要接近叶片才能进行作业，且不能撞伤叶片，因此对无人机的操控及自动防碰撞要求较高，且由于无人机的载重量和续航时间都比较有限，且随着低风速区风场的开发和无人机飞行申报和监管等措施的实施，无人机的除冰能力和除冰效率也不高，除冰的费用也较高。

叶片加热除冰方式是在叶片制造阶段在叶片内表面上敷设加热膜或加热丝，并在轮毂或机舱内安装加热控制装置，此方式需要在叶片生产阶段就需要安装，并且由于在叶片内部敷设加热膜或加热丝等，需要考虑温度控制和防雷等问题，还需要额外耗费机组的一部分电能，降低了机组的发电性能，同时每台机组的叶片都需要提前进行预装，成本也比较高。

超声波除冰方式采用超声波作用于叶片表面产生振动，将叶片表面的冰层震碎并脱落从而起到防除冰的作用，一般包括结冰监测单元、超声波控制装置、超声信号发生器和放大器等装置，其组成和结构比较复杂，成本也比较高。

综上可知，人工除冰和无人机除冰效率低，且成本高。加热除冰和超声波除冰，需要在风机叶片内固定加热装置或者超声波发生器等，增加了风机叶片的重量，重型叶片在安装后会给风机轴承部件带来巨大的负重压力，增加的重量还会在风机运转中提升设备的疲劳度，缩短叶片寿命。也不利于防冰除冰装置的稳定性。因此，设计一种不增加叶片重量的防冰除冰系统，是本领域技术人员的热点研究问题。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提出了一种用于风力发电机组的防冰除冰系统及其方法，具体的实施方式如下。

本发明实施例提供一种用于风机叶片的防冰除冰系统，其中，包括结冰检测单元10、控制单元20和防冰除冰单元30，所述结冰检测单元10和所述防冰除冰单元30电连接至所述控制单元20，其中，

所述结冰检测单元10用于检测所述风机叶片的结冰状况，并将检测数据发送给所述控制单元20；