[发明专利]一种具有优化除冰流道的叶片除冰系统及其流道设计方法

说明书

本发明公开的一种具有优化除冰流道的叶片除冰系统及其流道设计方法，属于风力发电技术领域。包括热风生成系统、挡风板和若干优化流道；优化流道设在叶片中段的叶片前缘与腹板之间、腹板与腹板之间和腹板与叶片尾缘之间；挡风板设在叶片前缘与腹板之间，优化流道入口设在挡风板上，优化流道的入口与热风生成系统连接；优化流道包括交错布置的若干流道挡板，热风沿若干流道挡板迂回流动，同时在流道挡板底部形成不同旋向的回流区。本发明优化了除冰系统的传热特性，使热气流速在叶片中部流道内得到提升，湍流度也相应增加，提高了热气流与厚叶片间的换热效果。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种具有优化除冰流道的叶片除冰系统及其流道设计方法。

背景技术

在南方低风速地区与部分高风速地区的风电场中，在冬季及春季普遍存在着较为严重的冰冻问题。风电机组叶片上出现覆冰，将改变叶片的气动外形与重量分布，打破叶片的载荷平衡，导致叶片和风轮的振动等问题，对机组运行与电力生产的经济性和安全性有直接影响。

气热除冰技术是现阶段比较常用的风电机组叶片除冰方法，将热空气通入叶片内部，对叶片表面进行加热，使得过冷水滴不易在表面结冰或将覆冰层融化并脱落，起到防除冰的效果。对于叶片的气热除冰技术，需要考虑叶片结构安全对温度的要求(如热气流温度不超过70℃)和系统的热耗，即不能一味地通入高温热气流实现防除冰。

实际上，风电机组处于易凝冻的气候与地形环境，在叶片覆冰情况严重时，当气热除冰运行时，会出现整个长风机叶片无法实现均匀除冰的效果，即在热气流的输送管出口部分与叶片部分可有效除冰的情况下，长叶片的中段因为叶片厚度较大，接触的热气流已对输气管下游叶片部分加热导致温度下降，并不能被有效加热，从而导致覆冰的形成与发展，将产生不良影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有优化除冰流道的叶片除冰系统及其流道设计方法，优化了除冰系统的传热特性，使热气流速在叶片中部流道内得到提升，湍流度也相应增加，提高了热气流与厚叶片间的换热效果。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种具有优化除冰流道的叶片除冰系统，包括热风生成系统、挡风板和若干优化流道；优化流道设在叶片中段的叶片前缘与腹板之间、腹板与腹板之间和腹板与叶片尾缘之间；挡风板设在叶片前缘与腹板之间，挡风板上开设有通孔，通孔与热风生成系统连接；优化流道包括交错布置的若干流道挡板，热风沿若干流道挡板迂回流动，同时在流道挡板底部形成不同旋向的回流区。

优选地，热风生成系统包括鼓风机、加热器、通风管和控制器，通风管的一端与鼓风机连接，另一端与挡风板上的通孔连接，加热器设在通风管上，控制器分别与鼓风机和加热器连接；鼓风机和加热器设在叶根内。

进一步优选地，加热器出口处设有第一热电偶，腹板与叶片尾缘的优化流道出口处设有第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶分别连接至控制器。

优选地，腹板包括第一腹板和第二腹板，第一腹板靠近叶片前缘设置，第二腹板靠近叶片尾缘设置；挡风板设在叶片前缘与第一腹板之间并与第一腹板垂直；优化流道设在叶片中段的叶片前缘与第一腹板之间、第一腹板与第二腹板之间、第二腹板与叶片尾缘之间和叶尖侧的第一腹板与叶片尾缘之间。

优选地，叶片内表面或腹板上固定有若干安装基板，流道挡板与安装基板可拆卸的连接。

优选地，流道挡板的面积为流道挡板所处流道截面积的2/5～2/3。

优选地，流道挡板的端部为圆滑曲面。

优选地，腹板与叶片尾缘的优化流道出口通过连接管路与热风生成系统连接，连接管路上设有引风机。

优选地，流道挡板底部开设有若干通流孔。

本发明公开的上述具有优化除冰流道的叶片除冰系统的流道设计方法，包括：