(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204024922 U(45)授权公告日 2014.12.17
(21)申请号 201420316857.X(22)申请日 2014.06.13
(73)专利权人连云港中复连众复合材料集团有
限公司
地址222006 江苏省连云港市海连东路195
号(72)发明人刘卫生 黄辉秀 任梅英(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人杨海军(51)Int.Cl.
F03D 11/00(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书3页 附图1页权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(54)实用新型名称
一种风电叶片防结冰装置(57)摘要
本实用新型公开了一种风电叶片防结冰装置，防结冰装置包括监测装置、控制装置和加热装置。该风电叶片防结冰装置，结构设计合理，安装方便，自动化程度高，可有效对风机叶片进行均匀加热，可克服现有技术叶片表面温度过高对叶片的树脂和保护涂层产生的负面影响，加热温度可调，能有效防止叶片结冰。
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权 利 要 求 书
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1.一种风电叶片防结冰装置，其特征在于，它包括：监测装置、控制装置和加热装置；
所述的监测装置包括温度传感器(1)，温湿度传感器(2)；所述的控制装置包括温湿度变送器(3)、与温湿度变送器(3)相连的与PLC控制器(4)，与PLC控制器(4)相连的固态继电器(5)；
所述的加热装置包括电加热材料(6)，和与电加热材料(6)相连的电源(7)；所述的温度传感器(1)和温湿度传感器(2)分别于温湿度变送器(3)相连；所述的固态继电器(5)分别与电加热材料(6)的导线和电源(7)相连；所述的温度传感器(1)为3至6个，分别安装在风电叶片的叶尖、中间以及叶根的前缘部分；
所述的电加热材料(6)的厚度0.2-1mm，安装在风电叶片表面；
所述的电加热材料(6)为碳纤维束或金属电加热材料固定在玻璃纤维布上或聚酯纤维布上构成。
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说 明 书
一种风电叶片防结冰装置
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及一种风电叶片，具体涉及一种风电叶片防结冰装置。
背景技术
[0002]
风能作为新能源的一个重要分支，以其清洁、安全、稳定的特点，受到广泛的关注。风电机组是将风能转化为电能的装置，其中风机叶片作为风电机组的核心部件之一，其质量直接影响风电机组的质量，且随着国内外兆瓦级叶片的快速发展，叶片发电功率越来越大，叶片亦越来越长，对叶片性能和质量的要求亦愈来愈高。在严寒天气，风机叶片在运行过程中容易结冰。实验结果表明，风机叶片外形结冰初始位置主要发生在叶片前缘，在叶根处结冰量较小，且主要围绕叶根翼型向两周展开，主要结冰位置还是在桨叶中部和叶尖处。覆盖区域主要集中在基准面前缘驻点的下侧，反映到桨叶上就是在一定攻角下桨叶与流场接触的后缘和下缘。并且从叶根至叶尖，结冰量不断增大。相同风速下，随着水滴直径的增大，结冰量也不断增加。目前加热除冰的方式主要有两种：气热法和电热法。气热法采用在循环通道内通热空气，或是在叶片的内腔安装固定的微波发生器，利用微波能量加热复合材料进行除冰。该方法受到叶片结构的限制，需要热量的迎风面因材质的导热系数小，尤其对大型叶片除冰效果不理想。若加热温度过高，对叶片所用树脂的热变形温度有较高要求，很难在实际运用中推广。而电加热法目前还没有理想的应用于风机叶片中加热。
实用新型内容
[0003] 实用新型目的：本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种结构设计合理，安装方便，自动化程度高，能够对风机叶片进行选择性加热，防止风机叶片结冰的防结冰加热装置
[0004] 技术方案：为了实现以上目的，本实用新型采取的技术方案如下：[0005] 一种风电叶片防结冰装置，它包括：监测装置、控制装置和加热装置；[0006] 所述的监测装置包括温度传感器，温湿度传感器；[0007] 所述的控制装置包括温湿度变送器、与温湿度变送器相连的与PLC控制器，与PLC控制器相连的固态继电器；
[0008] 所述的加热装置包括电加热材料，和与电加热材料相连的电源；[0009] 所述的温度传感器和温湿度传感器分别于温湿度变送器相连；所述的温湿度传感器安装于风力发电机机舱内，用于监测叶片本体所处的环境温湿度和相对湿度。[0010] 所述的固态继电器分别与电加热材料的导线和电源相连。[0011] 作为优选方案，以上所述的风电叶片防结冰装置，所述的温度传感器为3至6个，分别安装在风电叶片的叶尖、中间以及叶根的前缘部分。加热装置由电加热材料和外设电源组成。叶片铺层时，根据横截面的前缘、中间和后缘铺层结构的不同，采取不同的电加热材料铺层方法。在保证原有力学物理性能的基础上，保证叶片整体的加热效果。通过外设电源供电，通过高分子加热膜对叶片表面进行加热
[0012]
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说 明 书
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达到融冰目的。作为优选方案，以上所述的风电叶片防结冰装置，所述的电加热材料的厚度0.2-1mm，安装在风电叶片表面。[0013] 作为优选，环境温湿度传感器选择型号为JCJ106，它符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点。[0014] 表面温度传感器优选用OMEGA公司生产的薄膜式RTD温度传感器。该传感器基于PT100制作、外形为小型、扁平状薄膜式元件，直径为0.2mm(0.008\")、长10mm(0.4\")的导线，可以在-50-500℃范围内使用，0至100℃之间的电阻温度系数为0.00385Ω/℃。该薄膜式温度传感器具有尺寸小，测量准确的优点，便于铺层时与高分子电加热膜一同安装在风电叶片内。
[0015] 温湿度变送器优选采用型号为KSW-R4温湿度变送器；PLC采用西门子、型号为224XPCN的可编程逻辑控制器，固态继电器选用G3NA-220B欧姆龙固态继电器，仪器经导电滑环安装于设在机舱内的电气柜中。[0016] 电加热材料上各装有2个电极，电源的电压为90V～380V，在该电压范围内的功率密度为100～1000W/m3，电源的电压为90V～380V。[0017] 所述的风电叶片防结冰装置，所述的电加热材料为碳纤维束或金属电加热材料固定在玻璃纤维布上或聚酯纤维布上构成。[0018] 有益效果：本实用新型提供的风电叶片防结冰装置具有如下优点：[0019] 本实用新型提供的风电叶片防结冰装置，结构设计合理，安装方便，自动化程度高，可有效对风机叶片进行加热，并可防止叶片表面温度过高对叶片的树脂和保护涂层产生负面影响，避免环境结冰条件消失时电加热材料仍然继续工作以节约能源，不会损坏风机叶片，能有效防止叶片结冰。
[0020] 并且采用电加热材料进行加热，电加热材料发热均匀、发热效率高且安全性好，能有效实现叶片表面防结冰；电热膜较为轻薄，对叶片的气动外形影响较小；电加热膜为连续结构，不易损坏，维修方便。附图说明
[0021]
图1是本实用新型所述的风电叶片防结冰装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。[0023] 如图1所示：一种风电叶片防结冰装置，它包括：监测装置、控制装置和加热装置；
[0024] 所述的监测装置包括3个温度传感器(1)，温湿度传感器(2)；3个温度传感器(1)分别安装在风电叶片的叶尖、中间以及叶根的前缘部分；[0025] 所述的控制装置包括温湿度变送器(3)、与温湿度变送器(3)相连的与PLC控制器(4)，与PLC控制器(4)相连的固态继电器(5)；[0026] 所述的加热装置包括电加热材料(6)，和与电加热材料(6)相连的电源(7)；
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说 明 书
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所述的温度传感器(1)和温湿度传感器(2)分别于温湿度变送器(3)相连；[0028] 所述的固态继电器(5)分别与电加热材料(6)的导线和电源(7)相连。[0029] 以上所述的风电叶片防结冰装置，所述的电加热材料(6)的厚度0.2-1mm，安装在风电叶片表面。电加热材料(6)为碳纤维束或金属电加热材料固定在玻璃纤维布上或聚酯纤维布上构成。
[0030] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
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说 明 书 附 图
图1
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