[实用新型]一种复合式叶片除冰系统

说明书

本实用新型公开了一种复合式叶片除冰系统，包括风机监控单元、传感器单元、超声波除冰单元、电加热除冰单元和控制器，传感器单元包括安装于风机机舱顶部的用于测定环境温湿度的温湿度传感器、安装于叶片前缘的用于采集叶片振动数据的加速度传感器；超声波除冰单元包括安装在风机机舱内的超声波发生器以及内嵌于叶片前端的多个超声波换能器组成的超声波换能器矩阵；电加热除冰单元为铺设于叶片边线内的导热电缆；控制器安装在风机机舱内，传感器单元输出端以及所述风机监控单元的输出端与所述控制器的输入端电性连接，控制器的输出端与电加热除冰单元的输入端电性连接，超声波除冰单元与所述控制器之间双向连接。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种复合式叶片除冰系统。

背景技术

随着世界范围内能源危机的爆发，风能等可再生能源得到越来越多的关注，作为提高风能利用率和发电效益的有效途径，风力发电机单机容量不断向大型化发展。

风力发电就是把风的动能转化为电能的一种发电方式，风力发电所需要的装置称作风力发电机组（简称风机），一般包括风轮、发电机和塔筒三部分。风机的工作环境在风力资源较为丰富的室外，在空气温度较低或者湿度较大的情况，叶片上可能出现结霜、结冰情况。叶片结冰导致叶片气动外形改变是影响风力机安全可靠性的主要因素之一，桨叶大量覆冰时，使风力机的效率降低，机组的输出功率减小，严重覆冰时还将导致风力发电机组非计划停机，影响电网系统的安全稳定运行。因此，能够有效地检测叶片的结冰状况，从而能够及时除冰，对于风机发电系统意义重大。

现有的除冰技术及存在的不足：风力发电机组的叶片除冰方法主要是气热法和电热法，在叶片中通入较高温度的气体来加热叶片，或使用内置在叶片中的电加热器加热叶片。这两种方法易受温度较低的恶劣环境（例如冰雪天气）影响，对于大叶片除冰效果并不理想，此外，通过加热叶片来除冰所需时间较长，除冰效率较低，这会耽误风力发电机组的正常运行时间，造成风力发电机组的发电量无法得到保证，且成本一般较高。

因此，提高叶片除冰效率，并按叶片不同部位考虑个性化专门化的除冰系统，并在此基础上降低能耗与成本，是本领域技术人员亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够有效提高叶片除冰效率，并按叶片不同部位考虑个性化专门化的低能耗低成本的除冰系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复合式叶片除冰系统，包括安装在升压站内的用于监控实时风速和风机功率的风机监控单元、传感器单元、超声波除冰单元、电加热除冰单元和控制器，其特征在于：所述传感器单元包括安装于风机机舱顶部的用于测定环境温湿度的温湿度传感器、安装于叶片前缘的用于采集叶片振动数据的加速度传感器；所述超声波除冰单元包括安装在风机机舱内的超声波发生器以及内嵌于叶片前端的多个超声波换能器组成的超声波换能器矩阵，所述超声波换能器矩阵与所述超声波发生器连接；所述电加热除冰单元为铺设于叶片边线内的导热电缆；所述控制器安装在风机机舱内，所述传感器单元输出端以及所述风机监控单元的输出端与所述控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端与所述电加热除冰单元的输入端电性连接，所述超声波除冰单元与所述控制器双向连接。

进一步地，所述超声波换能器矩阵内嵌于距叶尖三分之一部分的叶片内。

进一步地，所述超声波换能器为条形状，所述叶片下表面开设有用于埋设超声波换能器的条状凹槽，所述超声波换能器通过硅胶固定在所述条状凹槽内。

进一步地，所述超声波换能器上加设有增幅装置。

进一步地，所述超声波换能器之间的安装距离d=(n + 1 / 2)λ，n 为Rayleigh 波波长个数；λ为对应某种频率下的超声波波长。

进一步地，所述超声波换能器的安装距离为12mm，其振动频率为93.1kHz。

本实用新型的有益效果：