[发明专利]在叶片上呈环形布置的加热垫

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的叶片，用于控制该叶片加热垫加热的方法，以及制造具有用于风力涡轮机的加热系统的叶片的方法。

背景技术

在风力涡轮机的任意暴露部分上结冰都会引起或导致风力涡轮机性能下降。而且，例如当冰积累在一个或多个风力涡轮机转子叶片上时，会发生由于不均匀的叶片结冰导致的过振动问题。这继而会在风力涡轮机组件上产生过大的机械负荷，最终导致风力涡轮机停止运转或风力涡轮机故障。

因而，需要通过除冰系统或通过加热系统避免或去除位于风力涡轮机叶片上的冰。具体地，已知的是使用一种附接到叶片外表面的电加热器。

该加热器通过电线与电源和控制单元连接。由于导体沿叶片外表面延伸到加热位置，因此该电线容易被雷击损坏。

具体地，还需要加热叶片梢端，因此，在常规加热系统中，导体必须从梢端延伸到叶片的根端。具体地，在叶片的梢端区域，延伸到加热器的导体遭受雷击的风险很大。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于风力涡轮机的包括加热系统的坚固叶片。

此目的由各独立权利要求所述的风力涡轮机叶片、控制叶片加热垫加热的方法以及制造风力涡轮机的具有加热系统的叶片的方法实现。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于风力涡轮机的叶片。所述叶片包括加热垫。所述加热垫可以产生热量，其中，所述加热垫被安装到叶片，例如，安装到叶片的外表面、安装到叶片的叠层板内或安装到叶片的内部空间。加热垫包括具有第一端段的第一段和具有第二端段的第二段。所述第一端段和第二端段可电连接（例如通过电缆）到用于向加热垫供电的单独电源端子。第二端段相对于第一端段沿加热垫的纵向方向限定了加热垫的相对端段。所述第一段和第二段沿所述叶片的表面延伸为从第一端段到第二端段的一个或多个环。

根据本发明的另一方面，提出了一种制造用于风力涡轮机的具有加热系统的叶片的方法。根据所述方法，在叶片的外表面处安装用于产生热量的加热垫，其中，所述加热垫包括具有第一端段的第一段和具有第二端段的第二段。第二端段相对于第一端段沿加热垫的纵向方向限定了加热垫的相对端段。所述第一端段和第二端段例如通过电缆电连接到相应的电源端子。所述第一段和第二段沿所述叶片的表面延伸为从第一端段到第二端段的一个或多个环。

加热垫大体形成为沿纵向方向延伸的扁平带状垫。纵向方向限定在加热垫的两个端点之间的方向（具体是在两个端点之间平行于与叶片表面平行的平面的方向或间距），加热垫的长度被限定在该两个端点之间。高度从加热垫的外表面竖直地（具体是平行于外叶片表面（的平面）的法线）延伸，并且加热垫的宽度是与该长度成直角地横跨加热垫从一侧到另一侧测量的间距。该宽度比加热垫的长度短。该宽度可以为约25cm（厘米）到1.50m（米），优选为约55cm。加热垫的长度可以为叶片长度的大致二倍。加热垫可以包括约60m至200m（米）的长度，优选为90m。因此，叶片可以具有约30m至100m（米）的长度。加热垫的高度可以为约0.5mm（毫米）至1cm（厘米）。优选地，加热垫包括约400 g/m²至800 g/m²的纤维表面密度，尤其是约600 g/m²（克每平方米）的纤维表面密度。在沿纵向（延伸）方向的相对端上，形成第一端段和第二端段。电源输入和/或电源输出连接件可以附接到所述第一端段和第二端段。

通过电源端子可以施加100V AC至1000V（伏特）AC电压。在叶片或风力涡轮机的静止状态下，400V AC电压使得加热垫可以产生约10℃（摄氏度）的温度，并且650V AC至750V AC电压可以产生约20℃至30℃的温度。但是这可以依据所选择的加热垫表面密度和加热垫面积而改变。在叶片的工作状态下，需要施加电压，以使加热垫沿温度约为2℃至4℃的叶片表面产生热量，从而具有适当的除冰作用。

所述加热垫包括与叶片表面平面平行的延伸，例如在与叶片表面的平面大体平行的平面内的半环形形状。加热垫从一个电源端子（例如位于叶片上、轮毂中或风力涡轮机外壳中）返回另一个电源端子延伸为一个开口环（例如具有约180度的弯曲）或多个环。连接第一段和第二段的加热垫段是过渡段。

这样的技术效果是，除了第一和第二端段所位于的共用段之外，沿叶片表面不需要安装和连接诸如电线的电连接件。因此，降低了由雷击或其它物理冲击导致的损坏加热垫的风险。