[发明专利]一种基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法，其通过在风电叶片表面铺覆石墨烯加热膜，采用石墨烯加热膜与电极的连接结构设计，确保了石墨烯加热膜的加热稳定性及可靠性，同时采用石墨烯加热膜单侧电极的设计方式，能够有效减小对叶片外部形状的影响，不仅能有效解决风电叶片表面覆冰问题，实现风电机组在寒冷气候环境下的安全高效运行，而且还具有良好的工艺特性，易于在实际工作中应用推广。

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，特别涉及一种基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法。

背景技术

风电机组在寒冷气候环境下运行时，在冬季机组叶片表面通常会发生较为严重的覆冰，覆冰后叶片的气动外形发生明显变化，将严重影响叶片的气动效率，使机组的发电效率下降，覆冰后机组和叶片载荷的也会增加，当三支叶片载荷和质量矩互差达到一定程度时，通常会引发机组的振动，从而影响机组的安全稳定运行。通常为了机组安全运行，叶片覆冰后机组将停止运行，因此风电叶片结冰将导致严重的发电量损失。

为了解决叶片表面覆冰的问题，目前主要有叶片表面喷涂超疏水防结冰涂料、热空气加热、叶片表面铺覆碳纤维布加热、叶片表面铺覆碳晶加热膜等除冰方法，但是现有除冰技术普遍存在以下问题：1、加热效果不够稳定可靠；2、由于设置了加热机构而对叶片外部形状影响较大；3、叶片加工制作工艺较为复杂，生产成本高且制作效率不高。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够快速加热并提升叶片表面温度，稳定可靠地实现叶片快速融冰、除冰的基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）在风电叶片成型过程中，预先在叶片剪切腹板上铺设好用于加热融冰系统的供电电源线，并预留一定长度；

b）在叶片脱模后，在风电叶片表面待加热区域喷涂一层石墨烯，形成石墨烯加热膜，并将石墨烯加热膜的电极与壳体内侧预设的电源线相连接，石墨烯加热膜可采用整体或分段喷涂的方式，电极可沿风电叶片弦向或展向的方式布置在石墨烯加热膜的边缘部；

c）电极安装好后，在电极表面和附近区域再喷涂一层石墨烯，所述喷涂的石墨烯形成石墨烯加热膜并将对应电极完全覆盖，且与风电叶片表面形成的石墨烯加热膜相连接；

d）最后将电源线与控制系统相连接，控制系统根据风场环境的温度和湿度信号，开启和关停加热系统供电电源。

本发明所述的基于石墨烯加热融冰的风电叶片制作方法，其在所述步骤c）中，待石墨烯涂层固化后，在所述石墨烯加热膜表面铺覆一层绝缘层，再用防雷金属网覆盖住整个石墨烯加热膜铺覆区域，在防雷金属网表面铺覆一层双向玻璃纤维布，并在风电叶片表面喷涂防风沙耐腐蚀油漆。

本发明通过在风电叶片表面铺覆石墨烯加热膜，采用石墨烯加热膜与电极的连接结构设计，确保了石墨烯加热膜的加热稳定性及可靠性，同时采用石墨烯加热膜单侧电极的设计方式，能够有效减小对叶片外部形状的影响，不仅能有效解决风电叶片表面覆冰问题，实现风电机组在寒冷气候环境下的安全高效运行，而且还具有良好的工艺特性，易于在实际工作中应用推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部截面图。

图3是本发明中喷涂石墨烯的示意图。

图4是本发明中石墨烯加热膜的电极弦向布置的示意图。

图5是本发明中石墨烯加热膜的电极展向布置的示意图。

图6是本发明中电极铺设示意图。