[发明专利]用于风力发电机组的叶片除冰设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于风力发电机组的叶片除冰设备和方法，包括除冰单元，对叶片进行除冰操作；温度检测单元，对叶片的温度进行检测；嵌入式控制单元，根据从外部装置接收的结冰信号来确定是否控制除冰单元进行除冰操作，以及根据由温度检测单元检测到的温度值来确定是否控制除冰单元停止除冰操作。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的叶片除冰设备和方法。

背景技术

鉴于化石燃料消费对生态环境所造成的负面影响，近些年可再生能源备受关注，新型的清洁能源取代传统能源是大势所趋。由于风电机组建设周期短、发电效率高而得到越来越多地青睐，因此风力发电已成为我国新能源发电的主力军。此外，开发利用风能等可再生的清洁能源资源符合能源发展的轨迹，对建立可持续的能源系统、促进国民经济发展和环境保护发挥着重大作用。

然而，有些地区(例如，山顶、高原、寒冷地区等)虽然具有优质的风资源，但是由于这些地区在冬季时气温低、湿度大，因此很容易结冰。叶片结冰会引起风电机组叶片的气动性能变差、叶片过载和叶片载荷分布不均等问题，进而导致风电机组叶片的捕风能力下降从而影响发电量，并且叶片过载和叶片载荷分布不均也会缩短部件的使用寿命。此外，在叶片旋转过程中，当冰层黏着力下降时极易出现冰块脱落现象，从而容易造成运营事故。

目前风电机组叶片结冰已成为阻碍风能发展的一个重要因素，也是风电场建设的不确定性因素，大大降低了风电机组的利用率，并且严重威胁风电机组的安全运行，同时也是现场作业人员的一个潜在危险源。因此解决风电机组叶片结冰的问题，具有重大的现实意义。

发明内容

为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于风力发电机组的叶片除冰设备和方法。

本发明的一方面提供一种用于风力发电机组的叶片除冰设备，包括：除冰单元，对叶片进行除冰操作；温度检测单元，对叶片的温度进行检测；嵌入式控制单元，根据从外部装置接收的结冰信号来判断是否控制所述除冰单元进行除冰操作，以及根据由所述温度检测单元检测到的温度值来判断是否控制所述除冰单元停止除冰操作。

所述除冰单元可包括铺设在风力发电机组中所包括的N个叶片中的每一个叶片上的2M块加热膜，其中，M是大于或等于1的整数，N是大于或等于3的整数。

所述2M块加热膜中的M块加热膜中的每一块加热膜可按照从叶片的前缘开始沿着从前缘向后缘的方向被铺设在叶片的一个侧面上，并且所述M块加热膜可沿着从叶尖到叶根的方向按照第一预定间隔被依次铺设在叶片的所述一个侧面上，所述2M块加热膜中的其余M块加热膜可按照与所述M块加热膜对称的方式被铺设在叶片的另一个侧面上。

温度检测单元可包括用于对叶片的温度进行检测的4M×N个温度传感器，其中，所述4M×N个温度传感器中的每2个温度传感器沿从叶尖到叶根的方向按照第二预定间隔被布置在每块加热膜与叶片之间。

所述嵌入式控制单元可以是ARM嵌入式控制单元，其中，所述ARM嵌入式控制单元可包括：双口随机存取存储器，存储数据；现场可编程门阵列组件，对从ARM处理器接收的数据和指令进行计算和处理；输出锁存器，对从所述双口随机存取存储器接收的输出数据进行锁存，并将所述输出数据输出至所述除冰单元；输入锁存器，对从所述除冰单元接收到的反馈数据进行锁存，并将所述反馈数据传输至所述双口随机存取存储器；模数转换器，对从所述温度检测单元接收到的温度值进行模数转换，并将转换后的温度值传输至所述双口随机存取存储器；所述ARM处理器，对所述双口随机存取存储器、所述现场可编程门阵列组件、所述输出锁存器、所述输入锁存器和所述模数转换器进行控制，并通过过程现场总线与所述外部装置进行实时交互。