[发明专利]一种风力机叶片加热防除冰系统及方法

说明书

本发明公开一种风力机叶片加热防除冰系统及方法，包括加热防除冰组件和控制器；所述加热防除冰组件设置在叶片基体上；所述加热防除冰组件包括电极、温度传感器、导电耐磨自润滑层；所述电极、温度传感器设置在叶片基体上，导电耐磨自润滑层覆盖在所述电极、温度传感器外部；所述电极包括正电极和负电极；所述控制器包括控制盒和电源盒，控制盒用于控制电源盒中电源开关的启停，控制盒与温度传感器相连接，电源盒与所述电极的正电极和负电极相连接。该系统利用电极加热除冰，采用分区域独立加热的方式，减少能耗，提高风力机叶片防除冰效率。

技术领域

本发明属于风力机防除冰技术领域，具体涉及一种风力机叶片加热防除冰系统及方法。

背景技术

风力机叶片运行中结冰是由冷暖空气气流相遇产生的逆温现象。当云层中冰下落中与空气中暖流相遇，在暖流的作用下转换成了液态水降落。液态水滴落在在低于0℃的风力机叶片表面，热量会迅速散失，大量液态水凝结形成结冰，影响叶片气动性能。叶片根部结冰对叶片气动性能的影响较小，叶尖部分结冰对叶片的气动性能影响较严重，造成叶片过载或载荷分布不均匀，叶片运转速度变慢，机组发电效率下降等。每年因风力发电机叶片结冰造成的发电量损失为1％～10％，严重地区为20％～50％，同时冰层脱落甩出也给风电场附近人群和建筑带来了安全隐患。

现有的被动除冰技术中，为了防止风力机叶片结冰，一般在叶片表面涂覆超疏水涂层，利用超疏水涂层的属性，使水分不易停留在叶片表面，从而达到一定防冰作用。但因为风力机运行过程中叶片表面会受到沙石、雨滴、冰雹、沙尘、光氧化等的影响，会导致超疏水涂层表面能物质的确实活微纳粗糙度结构的破坏，从而丧失超疏水性能，导致叶片防结冰能力下降。

因此，如何提升风力机叶片防除冰效率，是目前该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了提升风力机叶片防除冰效率，本发明的目的在于提供一种风力机叶片加热防除冰系统及方法，采用涂层导电加热的方式，提高风力机叶片防除冰效果。本发明采取分段加热和分区域维修，保证导电耐磨自润滑加热涂层高效防除冰。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种风力机叶片加热防除冰系统，包括加热防除冰组件和控制器；

所述加热防除冰组件设置在叶片基体上；所述加热防除冰组件包括电极、温度传感器、导电耐磨自润滑层；所述电极、温度传感器设置在叶片基体上，导电耐磨自润滑层覆盖在所述电极、温度传感器外部；所述电极包括正电极和负电极；

所述控制器包括控制盒和电源盒，控制盒用于控制电源盒中电源开关的启停，控制盒与温度传感器相连接，电源盒与所述电极的正电极和负电极相连接。

作为本发明的进一步改进，所述电极、温度传感器通过胶粘剂粘接在叶片基体上。

作为本发明的进一步改进，所述电极的正电极与负电极分别设置在叶片基体前缘同侧相对的两面上。

作为本发明的进一步改进，所述控制盒和电源盒设置在风力机组轮毂配电柜内。

作为本发明的进一步改进，所述叶片基体边缘等间距划分为多个区域，每个区域均设置有电极、温度传感器；各区域的正电极与负电极并联，并联后的两端与电源盒中电源的正负极相连接。

作为本发明的进一步改进，所述加热防除冰组件设置在叶片基体前缘位置靠近叶尖m区域内，将m区域沿长度方向等间距分成若干个区域，各区域单独控制。

作为本发明的进一步改进，控制盒上还设置了手动启停控制开关，手动启停控制开关与各区域加热层一一对应。

一种风力机叶片加热防除冰系统的控制方法，包括以下步骤：

当温度传感器检测到风力机叶片表面温度小于设置温度阈值时，控制盒将控制电源盒通电，启动加热开关，电极对相应区域进行加热。