[发明专利]风力发电机组及其叶片化冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地说，本发明涉及一种对风力发电机组的叶片进行化冰的装置。

背景技术

一些地区的风力发电机组在寒冷时期会面临霜冻、寒潮、冻雨等极端天气，从而出现叶片覆冰、覆霜、挂雪等现象。这些现象会直接改变叶片的表面和横截面形状，降低叶片吸收风能的效率，导致机组机械运行损伤，加重机组荷载，重心偏移。同时冰块脱落对现场人员和现场设备有安全隐患。另外，叶片覆冰、挂雪还会影响测风的准确性，给风场带来严重的发电量经济性的损失，甘肃某风场2016年10月-2017年4月累积覆冰天数为60多天，累积发电量损失至少677.0056万度电。

目前，风机叶片化冰方法有溶液被动法、机械法、气热法、微波法、吸热涂料被动法、电磁冲击震动法、防水涂层被动法、颤抖法、电热主动法等。其中，电热主动化冰方法功率高，气动外形影响小，便于维护，是目前运用最广泛的一种方法。

电热主动化冰主要采用碳纤维发热层进行发热，从而执行化冰操作。碳纤维布在装配时需要经过树脂固化处理，并置于叶片本体内侧。每层碳纤维布还可采用双向纤维排布方式，例如在有些专利中公开的，双向碳纤维布的排布角度为±15～±75度，并且每层碳纤维布在导电方向上必须连续不能中断，由于特定的编织角度，使得碳纤维布的电极或电源的布置变得非常复杂，不适合一般实际应用。

另外，还存在以下缺陷：现有的碳纤维束编织交接若无固定措施，在通过注入树脂固化处理时容易引起形状随意变形，导致定位工艺难度大；现有的碳纤维束基本为镂空型，在叶片真空灌注树脂后容易引起镂空部分塌陷，导致叶片表面凹凸不行，影响叶片的气动轮廓，若要填充磨平塌陷，则会显著增加工作量；因碳纤维束为镂空型，碳纤维束之间单纯地采用空气绝缘，彼此之间没有其他绝缘物，导致碳纤维束可能会串丝连向四周电路而发生短路；由于碳纤维束经过树脂固化处理后变硬，柔韧性和弯曲性较差，不适合后续铺在翼型表面；目前碳纤维束的镀电电极的工艺需要充分保证每根碳纤维束都被包裹在电镀金属里面，而电镀层比较薄，在运输过程中有可能脆化，导致电极分裂；如果某个碳纤维丝出现了断裂点，此断裂点上对应的整根碳丝将无法发热，相应的叶片表面区域将无法达到很好的化冰效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶片化冰装置，在不改变叶片气动性的情况下，有效地对叶片进行化冰，并防止碳纤维束错位，避免串丝、短路等故障产生。

本发明的另一目的在于提供一种风力发电机组。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种叶片化冰装置，包括安装于叶片上的电热元件，所述电热元件包括碳玻混编布和电极组件，所述碳玻混编布具有相互编织的叶片长度方向碳纤维组、叶片弦长方向碳纤维组以及玻纤维束，所述电极组件安装在所述叶片长度方向碳纤维组和叶片弦长方向碳纤维组中的其中一组的每根碳纤维束的两端。

可选地，从所述碳玻混编布的未安装所述电极组件的两侧编织有一定宽度的玻纤维布而形成锁边。

可选地，所述电极组件包括：多根导线，与所述叶片长度方向碳纤维组和叶片弦长方向碳纤维组中的其中一组的碳纤维束的两端一一对应地连接；两个导电片，分别布置在所述碳纤维束的两端，并与各端处的所有导线电连接；多个绝缘套，包裹在每根导线与碳纤维束的连接部上。

可选地，所述导电片为镀银扁铜片。

可选地，在所述电热元件正常加热时，电流仅在与所述电极组件连接的碳纤维束中流动；在与所述电极组件连接的碳纤维束在某处出现断点时，在出现断点的碳纤维束上流动的一部分电流通过其他编织单元格绕过断点而流回到出现断点的碳纤维束上。

可选地，根据所述叶片不同部位的加热需求，所述碳玻混编布的编织密度不同地设置。

可选地，所述电极组件与所述叶片长度方向碳纤维组连接，在所述叶片弦长方向碳纤维组的两端处从所述玻纤维束编织来锁边。

可选地，所述碳玻混编布的厚度小于1mm，所述碳玻混编布的编织单元格包括长度为7-23mm的长方形或正方形单元格。

可选地，所述玻纤维束填充所述叶片长度方向碳纤维组和叶片弦长方向碳纤维组之间的编织空白。

根据本发明的另一方面，一种风力发电机组，包括叶片，所述叶片上安装有上述的叶片化冰装置。

本发明能够实现以下有益效果：

(1)、叶片长度方向碳纤维组和叶片弦长方向碳纤维组在相互垂直的方向上互相编织，并采用玻纤维束作为绝缘材料，避免了相邻的碳纤维束串丝、短路等故障；