[实用新型]一种风电机组叶片气热除冰装置

说明书

本实用新型公开了一种风电机组叶片气热除冰装置，包括：设于风电机组塔筒顶端的机舱内的热风输出装置；连接所述热风输出装置的出风口的单层通风管道，所述单层通风管道用以穿过风机发电机的中间通道延伸至风机轮毂处；设于风机轮毂内的单层多通道旋转接头；设于风机叶片的内腔的叶片通风管道；所述单层多通道旋转接头分别连接所述单层通风管道和所述叶片通风管道。本实用新型所提供的风电机组叶片气热除冰装置可靠性高，无雷击损坏的风险，可维护性强，维护成本低；能够安全、经济、方便地完成风机叶片除冰。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电机组叶片气热除冰装置。

背景技术

风力发电已成为我国一种重要的能源结构，随着风力发电技术的快速更新，风轮直径迅速增加，我国中、南部地区传统的低风速区域已成为各风电开发商竞争开发的区域，然而位于该区域的云、贵、湘、鄂、赣等省由于冬季气候湿润，多冻雨、雾凇等天气，风电机组普遍存在冬季结冰的问题。

风力发电在寒冷气候条件下运行，风机叶片容易发生叶片结冰的现象，这种现象会存在以下几个危害：叶片结冰会不同程度的破坏叶片原有的气动特性，减少功率输出，严重时需被迫停机，从而降低机组发电量。叶片结冰时会增加机组额外载荷，长期负载运行会减少风力机组的使用寿命。叶片结冰时，会存在冰块甩落现象，存在危害人身和设备安全的风险。

然而，根据IEA(国际能源署)对全球冰冻区域等级的划分，全球结冰最为严重的区域主要集中在欧洲，中国区域整体结冰相对较轻，局部有较为严重的结冰现象。所以对于风电机组除冰技术在国内市场推广，必须具备低成本优势，否则市场化难度较大。

根据现有资料显示，风机叶片主动除冰技术主要分两类：电加热除冰和气加热除冰。电加热除冰主要在叶片外表面覆加一层电加热介质，而气热除冰主要是在叶片内腔安装加热系统(加热器+鼓风机)，通过把空气加热后输送到叶片内腔。本实用新型属于气加热除冰技术的一种。

气加热除冰的技术优点在于可靠性高，无雷击损坏的风险，整套系统的可维护性强，维护成本低。

德国森维安有限责任公司申请的专利，公布号CN105683566A公布的“转子叶片除冰”，该实用新型通过在叶片根部或靠近叶片根部的轮毂或短舱中安装一个加热装置，输送热空气的通风管道由加热器穿过叶片根部挡板延生至叶片梢部，并使加热装置和叶片内部空腔形成一个整体的封闭空间，利用叶片内部腹板将叶片内腔分成两个区域的特征，使热空气在这个封闭空间中形成空气流循环，并且在叶片内部热空气通风管道上设置有开口，提高热转换效率，从而达到加热叶片除冰的目的。这种方法的缺点是，加热器工作时只能对一个转子叶片进行加热，非常不利于风机在运行过程中进行动态除冰，因为在冰冻气候条件下，风机三个叶片(目前大功率水平轴风力发电机基本都采用三个叶片)都会同时结冰，如果仅对其中一个叶片除冰就运行，容易造成三个转子叶片的不平衡，严重的情况可能会使风机振动加剧造成倒塌事故。此外，这种方法必须通过轮毂滑环对加热器进行电源供给，对滑环功率等级要求比较高，成本较大。

重庆大学申请的专利，公布号CN102003353A公布的“大型风力发电机叶片除冰方法”，该方法采用气热除冰和叶片机型颤振相结合的方式进行叶片除冰：加热系统全部安装在叶片内部，每一个叶片形成一个封闭的独立空间，先对叶片进行加热，通过检测叶片表面覆盖冰的融融状态，然后通过控制风机变桨和偏航速度形成先加速后减速造成的机组颤振效果辅助叶片除冰。该方法的缺点是：机组颤振可能会造成相关部件(如偏航和变桨减速器、偏航电机、变桨电机等)的机械损伤，降低使用寿命；加热器安装在叶片内部，三个加热器随叶轮一起转动，存在脱落风险，且加热器电源供给必须通过轮毂滑环，成本较大。总而言之，该方法除了能够节省能量外，提升除冰效果外，整体成本较高，加热器的安全可靠性不高，机组颤振影响相关部件的使用寿命。