[发明专利]一种防冰除冰风电叶片及其制作方法

说明书

一种防冰除冰风电叶片及其制作方法，通过在开槽的中间芯材内铺设导热系数高的导热材料层来提高风电叶片本体的导热系数，使得加热电阻产生的热量能够迅速传递到风电叶片本体的外表面，从而能将用于加热风电叶片本体所需的能量降到最低，避免现有技术中内部加热所致的风电叶片本体内部温度过高而导致的风电叶片本体材料性能损失以及由此造成的使用寿命缩短、风电叶片本体燃烧等问题；将加热电阻均匀布置在作为胶粘剂的环氧结构胶的内部，进行粘接的同时进行初步封装，并设置经树脂浸润过的玻璃纤维保护层从而提高了加热电阻的使用寿命，保证了本发明的应用可靠性，极具推广应用价值。

技术领域

本发明涉及风电叶片及其制作方法技术领域，尤其是涉及一种防冰除冰风电叶片及其制作方法。

背景技术

近年来能源危机和环境危机日趋严重，而风能作为环保型可再生清洁能源得到空前发展。由于我国风力资源丰富的地区大多位于高纬度地区，冬季时风电叶片表面极易发生结冰现象。风电叶片表面结冰会导致风电机组的运行效率下降，严重时迫使风电机组停机，甚至造成安全事故，由此大大推高了风力发电的运行成本。因此，在寒冷环境中，如何防止风电叶片表面结冰成为了一个亟待解决的问题。

目前主要采用对风电叶片进行加热的方法以防止风电叶片结冰。 对风电叶片常用的加热方法有叶片内部加热法和叶片外部加热法。

叶片外部加热法是指在壳体状的风电叶片外部铺设电加热元件，通过电加热元件散发的热量来防止风电叶片结冰。当在风电叶片外部铺设电加热元件时会对风电叶片的气动外形产生影响，从而导致风电叶片发电效率的降低。此外，由于风电叶片生存环境恶劣，风电叶片外部铺设电加热材料无法承受风沙的长期冲击及紫外线的老化损伤，因此此方案很难在实际运用中推广。

叶片内部加热法包括气热法和电热法。气热法是往壳体状的风电叶片内部空腔内通热空气或者在风电叶片内部空腔安装固定微波发生器，利用内部空腔内空气的热量加热风电叶片进行防冰。但此方法受风电叶片结构限制，防冰效果难以保证。因为结冰较严重的尖部区域风电叶片内部空腔较小，导致该区域热空气量少，热量也就较少，因此防冰效果不明显；电热法是指在壳体状的风电叶片内部铺设电加热元件，通过电加热元件来实现风电叶片的防冰。

叶片内部加热法具有一个共同的缺点：由于风电叶片一般为玻璃纤维和芯材通过树脂成形的玻璃钢材料，芯材通常采用聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PUR）等泡沫材料，即芯材为绝热材料，因此壳体状的风电叶片本身导热系数比较小，因此要想达到使风电叶片外表面覆冰融化的目的，必须要通过内部腔体内的热量加热整个风电叶片的外表面，使得风电叶片外表面整体温度达到零度以上，这就需要较长的时间，且耗能较大，若通过提高内部腔体空气的温度来缩短时间，则耗能会进一步增大。另外，如果内部腔体温度过高对制作风电叶片所需的基体树脂的转变温度会有更高的要求并可能带来新的问题，比如有可能会导致风电叶片燃烧，安全性会降低。并且随着风电叶片长度的增加，芯材厚度也会逐渐增加，风电叶片本身的导热系数也逐渐降低，故对于大型风电叶片而言其防冰效果更为不理想。

另外，对于叶片内部加热法，由于加热电阻要求同风电叶片一起承受较大变形和高循环周期的疲劳损伤，传统的加热电阻在风电叶片运转过程中时常会发生断裂，从而导致局部区域的加热功能降低或者丧失，也会显著降低风电叶片的除冰效率，最终影响风电叶片的除冰效果。

发明内容

为了解决上述技术问题， 本发明提供一种防冰除冰风电叶片及其制作方法，当外界环境温度过低或者风电叶片外表面出现冰层时开启加热电阻，能够对风电叶片表面进行快速加热，提高风电叶片外表面温度，防止冰层产生或者融化冰层，实现防冰的目的。