本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)及該葉片的制作方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)電機(jī)組在寒冷氣候環(huán)境下運(yùn)行時，在冬季機(jī)組葉片表面通常會發(fā)生較為嚴(yán)重的覆冰，覆冰后葉片的氣動外形發(fā)生明顯變化，將嚴(yán)重影響葉片的氣動效率，使機(jī)組的發(fā)電效率下降，覆冰后機(jī)組和葉片載荷的也會增加，當(dāng)三支葉片載荷和質(zhì)量矩互差達(dá)到一定程度時，通常會引發(fā)機(jī)組的振動，從而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通常為了機(jī)組安全運(yùn)行，葉片覆冰后機(jī)組將停止運(yùn)行，因此風(fēng)電葉片結(jié)冰將導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)電量損失。

為了解決葉片表面覆冰的問題，目前主要有葉片表面噴涂超疏水防結(jié)冰涂料、熱空氣加熱、葉片表面鋪覆碳纖維布加熱、葉片表面鋪覆碳晶加熱膜等除冰方法，但是現(xiàn)有除冰技術(shù)普遍存在以下問題：1、加熱效果不夠穩(wěn)定可靠；2、由于設(shè)置了加熱機(jī)構(gòu)而對葉片外部形狀影響較大；3、葉片加工制作工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本高且制作效率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能夠快速加熱并提升葉片表面溫度，穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)葉片快速融冰、除冰的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)及該葉片的制作方法。

本發(fā)明技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，包括鋪覆在風(fēng)電葉片表面需加熱區(qū)域的石墨烯加熱膜，其特征在于：在所述石墨烯加熱膜邊緣區(qū)域沿葉片展向或弦向鋪覆有石墨烯加熱膜電極，并在所述石墨烯加熱膜電極表面對應(yīng)覆蓋有石墨烯加熱膜，所述石墨烯加熱膜電極通過電源線與控制系統(tǒng)相連接。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，其所述石墨烯加熱膜電極內(nèi)外表面被石墨烯加熱膜完全覆蓋，所述石墨烯加熱膜電極內(nèi)外表面的石墨烯加熱膜為相互分離的兩部分結(jié)構(gòu)，所述石墨烯加熱膜電極外表面的石墨烯加熱膜至少一端與石墨烯加熱膜電極內(nèi)表面的石墨烯加熱膜相連，或者所述石墨烯加熱膜電極內(nèi)外表面的石墨烯加熱膜為一整體結(jié)構(gòu)，所述石墨烯加熱膜邊緣部向外側(cè)翻折且將石墨烯加熱膜電極外表面完全覆蓋。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，其所述石墨烯加熱膜為整體式結(jié)構(gòu)或者分段式結(jié)構(gòu)，若石墨烯加熱膜為分段式結(jié)構(gòu)，在相鄰兩段石墨烯加熱膜之間搭接有石墨烯加熱膜。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，其所述風(fēng)電葉片表面鋪覆的石墨烯加熱膜完全與風(fēng)電葉片接觸并貼合，所述石墨烯加熱膜電極僅設(shè)置在石墨烯加熱膜外側(cè)邊緣區(qū)域。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，其在所述石墨烯加熱膜表面鋪覆有絕緣層，在所述絕緣層表面鋪覆有防雷金屬網(wǎng)層，所述防雷金屬網(wǎng)層覆蓋整個石墨烯加熱膜的鋪覆區(qū)域。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，其在所述防雷金屬網(wǎng)層表面鋪覆有玻璃纖維布保護(hù)層，在整個葉片表面噴涂有防風(fēng)沙耐腐蝕油漆層。

一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，其特征在于：在風(fēng)電葉片成型后安裝加熱融冰系統(tǒng)，具體包括以下步驟：

a）根據(jù)風(fēng)電葉片表面的結(jié)冰特性及需鋪覆加熱膜區(qū)域情況，確定石墨烯加熱膜的形狀，在熱塑性塑料薄膜上制作相應(yīng)形狀的石墨烯加熱膜，所述石墨烯加熱膜可用噴涂或滾涂方法制作；

b）在風(fēng)電葉片成型過程中，預(yù)先在葉片剪切腹板上鋪設(shè)好用于加熱融冰系統(tǒng)的供電電源線；

c）風(fēng)電葉片成型后，在風(fēng)電葉片表面需加熱區(qū)域鋪覆一層石墨烯加熱膜，在石墨烯加熱膜邊緣區(qū)域沿葉片展向或弦向鋪覆石墨烯加熱膜電極，并在石墨烯加熱膜電極對應(yīng)表面再覆蓋一層石墨烯加熱膜，所述石墨烯加熱膜電極可預(yù)先鋪覆在石墨烯加熱膜上，也可以在葉片制作過程中鋪覆，將石墨烯加熱膜電極與殼體內(nèi)側(cè)預(yù)設(shè)的電源線相連接；

d）最后將電源線與控制系統(tǒng)相連接，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)場環(huán)境的溫度和濕度信號，開啟和關(guān)停加熱系統(tǒng)供電電源。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，其在所述石墨烯加熱膜表面鋪覆一層絕緣層，然后再采用手糊或真空灌注方式鋪覆一層防雷金屬網(wǎng)，防雷金屬網(wǎng)需覆蓋住整個石墨烯加熱膜鋪覆區(qū)域，在防雷金屬網(wǎng)表面鋪覆一層雙向玻璃纖維布，并在風(fēng)電葉片表面噴涂防風(fēng)沙耐腐蝕油漆。

一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，其特征在于：在風(fēng)電葉片成型過程中安裝加熱融冰系統(tǒng)，具體包括以下步驟：

a）根據(jù)風(fēng)電葉片表面的結(jié)冰特性及需鋪覆加熱膜區(qū)域情況，確定石墨烯加熱膜的形狀，在熱塑性塑料薄膜上制作相應(yīng)形狀的石墨烯加熱膜，所述石墨烯加熱膜可用噴涂或滾涂方法制作；

b）將石墨烯加熱膜電極與電源線相連接，電源線需預(yù)留一定長度，所述石墨烯加熱膜電極可沿風(fēng)電葉片展向或弦向布置，所述石墨烯加熱膜電極可預(yù)先鋪覆或在葉片成型過程中鋪覆，其鋪覆方式為：在石墨烯加熱膜表面鋪覆電極，在石墨烯加熱膜電極鋪覆區(qū)域再鋪一層石墨烯加熱膜；

c）葉片成型過程中，在葉片殼體纖維布及芯材材料鋪覆前，分別在葉片壓力側(cè)和吸力側(cè)殼體成型模具內(nèi)，依次鋪覆雙向玻璃纖維布、防雷金屬網(wǎng)、絕緣層、接好電源線的石墨烯加熱膜；

d）然后再鋪覆葉片殼體蒙皮纖維布以及葉片所有殼體鋪層，最后通過抽真空一體灌注樹脂的方式，將防雷金屬網(wǎng)、絕緣層、石墨烯加熱膜與風(fēng)電葉片本體一起成型；

e）在葉片剪切腹板上鋪設(shè)好用于加熱融冰系統(tǒng)的供電電源線，在葉片兩半殼體合模粘接前、葉片剪切腹板安裝后，將石墨烯加熱膜的預(yù)留導(dǎo)線與葉片剪切腹板上的電源線相連接，然后合模粘接，加熱固化；

f）最后將電源線與控制系統(tǒng)相連接，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)場環(huán)境的溫度和濕度信號，開啟和關(guān)停加熱系統(tǒng)供電電源。

本發(fā)明所述的基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，其所述石墨烯加熱膜采用整體或分段鋪設(shè)的方式，若石墨烯加熱膜采用采用分段鋪設(shè)的方式，相鄰段石墨烯加熱膜之間采用搭接方式鋪覆。

本發(fā)明通過在風(fēng)電葉片表面鋪覆石墨烯加熱膜，采用石墨烯加熱膜與石墨烯加熱膜電極的特殊連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保了石墨烯加熱膜的加熱穩(wěn)定性及可靠性，同時采用石墨烯加熱膜單側(cè)電極的設(shè)計方式，能夠有效減小對葉片外部形狀的影響，不僅能有效解決風(fēng)電葉片表面覆冰問題，實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在寒冷氣候環(huán)境下的安全高效運(yùn)行，而且還具有良好的工藝特性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙、加熱效率高、安全可靠、可操作性強(qiáng)，易于在實際工作中應(yīng)用推廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中石墨烯加熱膜電極展向布置的示意圖。

圖3是本發(fā)明中石墨烯加熱膜電極弦向布置的示意圖。

圖4是本發(fā)明中石墨烯加熱膜分段鋪覆時的搭接方式示意圖。

圖5是本發(fā)明中石墨烯加熱膜電極弦向布置時風(fēng)電葉片的截面圖。

圖6是本發(fā)明中石墨烯加熱膜電極展向布置時風(fēng)電葉片的截面圖。

圖7是圖6中a部放大圖。

附圖標(biāo)記：1為風(fēng)電葉片，2為熱塑性塑料，3為石墨烯加熱膜，4為絕緣層，5為防雷金屬網(wǎng)層，6為電源線，7為控制系統(tǒng)，8為石墨烯加熱膜電極，9為葉片剪切腹板，10為玻璃纖維布保護(hù)層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：如圖1-7所示，一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片加熱融冰系統(tǒng)，包括鋪覆在風(fēng)電葉片1表面需加熱區(qū)域的石墨烯加熱膜3，通常鋪覆葉片結(jié)冰最嚴(yán)重的前緣殼體表面，所述石墨烯加熱膜隨形效果好且厚度較薄，所述風(fēng)電葉片1表面鋪覆的石墨烯加熱膜3完全與風(fēng)電葉片1接觸并貼合，在所述石墨烯加熱膜3邊緣區(qū)域沿葉片展向或弦向鋪覆有石墨烯加熱膜電極8，且所述石墨烯加熱膜電極8僅設(shè)置在石墨烯加熱膜3外側(cè)邊緣區(qū)域，并在所述石墨烯加熱膜電極8表面對應(yīng)覆蓋有石墨烯加熱膜3，所述石墨烯加熱膜電極8通過電源線6與控制系統(tǒng)7相連接。

其中，所述石墨烯加熱膜電極8內(nèi)外表面被石墨烯加熱膜3完全覆蓋，所述石墨烯加熱膜電極8內(nèi)外表面的石墨烯加熱膜3為相互分離的兩部分結(jié)構(gòu)，所述石墨烯加熱膜電極8外表面的石墨烯加熱膜3至少一端與石墨烯加熱膜電極8內(nèi)表面的石墨烯加熱膜3相連，或者所述石墨烯加熱膜電極8內(nèi)外表面的石墨烯加熱膜3為一整體結(jié)構(gòu)，所述石墨烯加熱膜3邊緣部向外側(cè)翻折且將石墨烯加熱膜電極8外表面完全覆蓋；所述石墨烯加熱膜3為整體式結(jié)構(gòu)或者分段式結(jié)構(gòu)，若石墨烯加熱膜3為分段式結(jié)構(gòu)，在相鄰兩段石墨烯加熱膜3之間搭接有石墨烯加熱膜3。

在本實施例中，在所述石墨烯加熱膜3表面鋪覆有絕緣層4，在所述絕緣層4表面鋪覆有防雷金屬網(wǎng)層5，所述防雷金屬網(wǎng)層5覆蓋整個石墨烯加熱膜3的鋪覆區(qū)域，通過防雷金屬網(wǎng)層的設(shè)置，可有效避免加熱系統(tǒng)遭受雷擊損壞，在所述防雷金屬網(wǎng)層5表面鋪覆有玻璃纖維布保護(hù)層10，在整個葉片表面噴涂有防風(fēng)沙耐腐蝕油漆層。

一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，主要是在風(fēng)電葉片成型后安裝加熱融冰系統(tǒng)，具體包括以下步驟：

a）根據(jù)風(fēng)電葉片1表面的結(jié)冰特性及需鋪覆加熱膜區(qū)域情況，確定石墨烯加熱膜3的形狀，在熱塑性塑料薄膜2（如pi或pet等）上制作相應(yīng)形狀的石墨烯加熱膜3，所述石墨烯加熱膜3可用噴涂或滾涂方法制作。

b）在風(fēng)電葉片1成型過程中，預(yù)先在葉片剪切腹板9上鋪設(shè)好用于加熱融冰系統(tǒng)的供電電源線6。

c）風(fēng)電葉片1成型后，在風(fēng)電葉片1表面需加熱區(qū)域鋪覆一層石墨烯加熱膜3，在石墨烯加熱膜3邊緣區(qū)域沿葉片展向或弦向鋪覆石墨烯加熱膜電極8，并在石墨烯加熱膜電極8對應(yīng)表面再覆蓋一層石墨烯加熱膜3，所述石墨烯加熱膜電極8可預(yù)先鋪覆在石墨烯加熱膜3上，也可以在葉片制作過程中鋪覆，將石墨烯加熱膜電極8與殼體內(nèi)側(cè)預(yù)設(shè)的電源線6相連接。

d）最后將電源線6與控制系統(tǒng)7相連接，控制系統(tǒng)7根據(jù)風(fēng)場環(huán)境的溫度和濕度信號，開啟和關(guān)停加熱系統(tǒng)供電電源，便可實現(xiàn)葉片加熱融冰系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在本實施例中，所述石墨烯加熱膜采用整體或分段鋪設(shè)的方式，若石墨烯加熱膜采用采用分段鋪設(shè)的方式，相鄰段石墨烯加熱膜之間采用搭接方式鋪覆，在所述石墨烯加熱膜3表面手糊鋪覆一層絕緣層4，然后再采用手糊或真空灌注方式鋪覆一層防雷金屬網(wǎng)（如鋁網(wǎng)或銅網(wǎng)），防雷金屬網(wǎng)需覆蓋住整個石墨烯加熱膜3鋪覆區(qū)域，以實現(xiàn)對碳晶膜的防雷保護(hù)，在防雷金屬網(wǎng)表面鋪覆一層面密度較小的雙向玻璃纖維布（400g/m²或200g/m²），并在風(fēng)電葉片表面噴涂防風(fēng)沙耐腐蝕油漆，以保護(hù)葉片在運(yùn)行過程中防雷金屬網(wǎng)免受風(fēng)沙侵蝕的影響。

實施例2：一種基于石墨烯加熱膜的風(fēng)電葉片制作方法，主要是在風(fēng)電葉片成型過程中安裝加熱融冰系統(tǒng)，具體包括以下步驟：

a）根據(jù)風(fēng)電葉片1表面的結(jié)冰特性及需鋪覆加熱膜區(qū)域情況，確定石墨烯加熱膜3的形狀，在熱塑性塑料薄膜2（如pi或pet等）上制作相應(yīng)形狀的石墨烯加熱膜3，所述石墨烯加熱膜3可用噴涂或滾涂方法制作。

b）將石墨烯加熱膜電極8與電源線6相連接，電源線需預(yù)留一定長度，所述石墨烯加熱膜電極8可沿風(fēng)電葉片展向或弦向布置，所述石墨烯加熱膜電極8可預(yù)先鋪覆或在葉片成型過程中鋪覆，其鋪覆方式為：在石墨烯加熱膜3表面鋪覆電極，在石墨烯加熱膜電極8鋪覆區(qū)域再鋪一層石墨烯加熱膜3。

c）葉片成型過程中，在葉片殼體纖維布及芯材材料鋪覆前，分別在葉片壓力側(cè)和吸力側(cè)殼體成型模具內(nèi)，依次鋪覆面密度較小的雙向玻璃纖維布（400g/m²或200g/m²）、防雷金屬網(wǎng)5、絕緣層4、接好電源線的石墨烯加熱膜3。

d）然后再鋪覆葉片殼體蒙皮纖維布以及葉片所有殼體鋪層，最后通過抽真空一體灌注樹脂的方式，將防雷金屬網(wǎng)5、絕緣層4、石墨烯加熱膜3與風(fēng)電葉片1本體一起成型。

e）在葉片剪切腹板9上鋪設(shè)好用于加熱融冰系統(tǒng)的供電電源線6，在葉片兩半殼體合模粘接前、葉片剪切腹板安裝后，將石墨烯加熱膜3的預(yù)留導(dǎo)線與葉片剪切腹板9上的電源線6相連接，然后合模粘接，加熱固化。

f）最后將電源線6與控制系統(tǒng)7相連接，控制系統(tǒng)7根據(jù)風(fēng)場環(huán)境的溫度和濕度信號，開啟和關(guān)停加熱系統(tǒng)供電電源，便可實現(xiàn)葉片加熱融冰系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

其他與實施例1基本相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。