[发明专利]叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组及制备方法

说明书

本发明公开了一种叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组及制备方法，属于新能源风力发电技术领域，一体化模组包括电加热层、导热绝缘层、防雷表层；所述导热绝缘层包括BN导热层和ZnO绝缘层；所述BN导热层设置在电加热层上，ZnO绝缘层设置在BN导热层上，防雷表层设置在ZnO绝缘层上。作为本发明的进一步改进，所述电加热层包含电加热膜电阻丝，电加热膜电阻丝规律排列在叶尖部分和叶根部分上。还提供了该除冰和防雷功能一体化模组的制备方法，采用该模组不仅能够实现高叶片除冰效率功能，同时还能兼具防雷、高强度、抗冲击功能，能够满足叶片除冰和防雷的需求，同时简化了在叶片上的安装工艺。

技术领域

本发明属于新能源风力发电技术领域，涉及一种叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组及制备方法。

背景技术

低风速区和部分高风速地区风场普遍存在冬季冰冻问题，叶片结冰后会会引起载荷增加，对叶片的寿命也有直接的影响，并且每个叶片上的冰载不同，使得机组的不平衡载荷增大，如果没有及时采取应对措施会对机组产生严重的危害，没有进行防除冰保护的风机叶片将会面临脱网停机的可能，低温区域大大拉低了全年的整体发电量，年发电量损失1％-10％，恶劣地区接近20％-50％。

通过在叶片表面铺设碳纤维织物、碳玻混纤维织物、碳纤维毡、石墨烯、碳纳米管、环氧树脂-导电炭黑等电热材料可以有效除去叶片表面的冰。但此电热材料不具备防雷功能，雷击会导致加热膜结果受损或加热系统失效，为了提高此电热材料的防雷能力，通常需要在电加热膜的外表面增加防雷金属网，但单独铺贴金属网工艺难度大，且金属网对加热膜的间接雷电防护效果不佳，加热系统失效仍可能失效。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组及制备方法，该一体化模组具有加热除冰功能，同时可防护200kA雷电流，雷电流不会直接击穿防雷层至电加热层，雷电流在电加热层产生的感应电流也不会破坏加热层。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组，包括电加热层、导热绝缘层、防雷表层；所述导热绝缘层包括BN导热层和ZnO绝缘层；

所述BN导热层设置在电加热层上，ZnO绝缘层设置在BN导热层上，防雷表层设置在ZnO绝缘层上。

作为本发明的进一步改进，所述电加热层包含电加热膜电阻丝，电加热膜电阻丝规律排列在叶尖部分和叶根部分上。

作为本发明的进一步改进，所述电加热层的电加热膜电阻丝材料为Cr-Ni合金电阻丝。

作为本发明的进一步改进，所述电加热膜电阻丝布置在叶尖部分电阻丝为展向方式之字形布置，叶根部分电阻丝为弦向之字形布置；叶尖部分电阻丝长度占加热膜电阻丝总长度的比例为15％～20％，叶根部分电阻丝长度占加热膜电阻丝总长度的比例为80％～85％。

作为本发明的进一步改进，所述叶尖部分电阻丝和叶根部分电阻丝具有不同的电阻，叶尖电阻大于叶根部分电阻丝电阻。

作为本发明的进一步改进，所述叶尖部分电阻丝直径小于叶根部分电阻丝，叶尖部分电阻丝直径为叶根部分电阻丝直径的50％～75％；叶尖部分电阻丝和叶根部分电阻丝具有不同的Cr-Ni比例。

作为本发明的进一步改进，所述ZnO绝缘层非线性电阻阀片材料，ZnO绝缘层为导热二维纳米材料。

作为本发明的进一步改进，所述防雷表层包括环氧树脂胶膜层和防雷层，防雷层通过环氧树脂胶膜层设置在ZnO绝缘层上，防雷层为防雷铜网或者防雷铝网。

一种叶片电加热除冰和防雷功能一体化模组的制备方法，包括步骤：

制作电加热层；

将电加热层通过压膜机压入BN薄膜中并形成BN导热层；