[实用新型]一种风力机叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机叶片及防覆冰除覆冰方法。

背景技术

风力发电是解决能源短缺的有效途径，我国风能资源丰富。但是风资源往往分布的环境比较恶略，如：高寒地区和湿气重的沿海地区。由于气温低常接近零摄氏度且伴有高湿度，风机叶片比较容易覆冰。随着覆冰的形成，会带来很多问题：叶片存在覆冰后，造成风电机组停机报警，并在如此恶略的环境中进行检修十分困难；风机覆冰会影响风机叶片的空气动力学轮廓，在风机运转的过程中造成载荷增加、振动明显，降低了风机的使用寿命；风机叶片覆冰后，影响风电机组的载荷和出力，降低风电机组输出功率。

专利号为ZL201320119419的中国专利公开了一种风力机叶片覆冰微波加热去除装置，该装置包括微波加热器，微波加热器包括微波管、波导、十字天线、天线室、开槽金属板、陶瓷板和箱体，箱体的上部设置有天线室，天线室内设置有所述十字天线。其不足之处在于叶片内部需要设置的微波加热器的器件数量较多，安装难度大，如果安装不到位，在叶片高速旋转时会对机组平衡造成影响，且叶片内部结构变化大、新增设备较多，大大增加了叶片的故障率和叶片内部故障维修的难度。

舒立春等人(DOI：10.13334/j.0258‐8013.pcsee.161106)于2016年在中国电机工程学报上发表“风机叶片电加热除冰及电阻丝布置方式试验”一文中提到电阻丝布置方式为叶片尖部电阻丝采用弦向布置，根部电阻丝采用展向布置，其不足之处在于由于电阻丝不断的进行通断加热，使得叶片温度随时间呈现波动性变化，会加速风力机叶片的老化；此外，由于叶片中分布电阻丝均匀分布，造成叶片整体热量分布不均匀，加上电阻丝通断过程中加热、散热不及时，会造成风机叶片形状的改变。

实用新型内容

针对现有技术的问题，本实用新型拟解决的技术问题是，提出一种风力机叶片及防覆冰除覆冰方法。该叶片成本低、结构简单，尤其适用于在高寒、高湿地区大型风机中，该叶片表面不易覆冰且能很容易出去表面的覆冰，进而排除机组运行的安全隐患，减少维修人员的危险性，延长机组寿命。该方法通过控制叶片不同部位的温度传感器和重量传感器的工作优先级，控制IGBT的工作频率，进而实现对叶片整体温度的控制，使叶片整体能够稳定在10℃以上，进而能够实现叶片防覆冰除覆冰的目的。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种风力机叶片，包括叶壳，叶壳从内到外由叶壳夹芯上层、中间层和表层构成，其特征在于在叶壳的表层的迎风面和背风面沿叶片高度方向上铺设若干数量的加热电阻丝，形成加热电阻丝分布层，在加热电阻丝分布层上再铺设涂层；沿着叶片的轮廓边缘设有汇流条，若干数量的加热电阻丝均与叶片轮廓边缘的汇流条连接，所述汇流条的两端与叶片根部的两个接线柱连接，通过接线柱将汇流条与外部供电电路连接；

叶片整体分为叶片前缘和叶片中后部两部分，叶片前缘与叶片中后部的长度比为1:1.2-1.5，位于叶片前缘的加热电阻丝的数量为位于叶片中后部的加热电阻丝的数量的2-3倍，所有加热电阻丝除长短不同外，其规格材料完全相同，迎风面加热电阻丝的数量为背风面加热电阻丝数量的1.7-2.3倍；且位于叶片前缘的加热电阻丝之间、位于叶片中后部的加热电阻丝之间均等距布置；

在叶片中后部和叶片前缘均设置有重量传感器，且重力传感器位于叶壳的表层上；在叶壳夹芯上层上且位于叶片中后部、在中间层上且位于叶片中部及在表层上安装重量传感器的位置附近均安装有温度传感器，重量传感器和温度传感器均与外部供电电路连接，且重量传感器和温度传感器同时与MCU连接。

上述风机叶片防覆冰除覆冰方法，通过该方法能保持叶片整体温度在10℃以上，具体步骤是：

1)将叶片与外部供电电路连接：

加热电阻丝连接到叶片轮廓边缘两侧的汇流条，汇流条的两端与叶片根部的两个接线柱连接，通过接线柱将汇流条与外部供电电路连接；即一个接线柱通过IGBT与金属滑环连接，另一个接线柱连接另一个金属滑环，在每个金属滑环表面设有碳刷，碳刷与金属滑环接触，两个碳刷的另一端分别连接动力电源的输入、输出端，最终获取电力；重量传感器和温度传感器与MCU连接，同时PWM与MCU也进行数据通讯；PWM与IGBT连接；

2)将叶片温度分区控制：

将叶片温度分成四个温度区间，即0℃以下、0-3℃、3-10℃和10℃以上，不同的温度区间实行不同的控制策略；设置叶片中后部的重量传感器工作优先级低于叶片中后部的温度传感器，叶片前缘的重量传感器工作优先级高于叶片前缘的温度传感器；