葉片除冰裝置和風力發(fā)電機組、葉片除冰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及葉片輔助設(shè)備，尤其涉及一種葉片除冰裝置和風力發(fā)電機組、葉片除冰方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風力發(fā)電機組是通過葉片來獲取風能，并將風能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，進而實現(xiàn)風能到電能的轉(zhuǎn)化，因此，葉片是風力發(fā)電機組的核心部件，其獲取風能的效率是決定風力發(fā)電機組發(fā)電量的關(guān)鍵因素。
[0003]在不同地域中，風力發(fā)電機組所面對的環(huán)境都不相同，例如較高或較低的溫度、較高的濕度、較大的風沙等都會對風力發(fā)電機組的正常運行造成不同影響。其中，較低的溫度會使葉片在停機或運行過程中結(jié)冰，尤其是靠近葉尖區(qū)域的前緣部分易結(jié)冰，這會影響葉片的啟動效率，進而降低風力發(fā)電機組的發(fā)電量。
[0004]目前，風力發(fā)電機組的葉片除冰方法主要是氣熱法和電熱法，在葉片中通入較高溫度的氣體來加熱葉片，或使用內(nèi)置在葉片中的電加熱器加熱葉片。這兩種方法易溫度較低的惡劣環(huán)境(例如冰雪天氣)影響，對于大葉片除冰效果并不理想。
[0005]上述的葉片除冰方法，需要額外增設(shè)加熱部件，在葉片上執(zhí)行控制和使用均不方便，而且使除冰成本較高。此外，通過加熱葉片來除冰所需時間較長，除冰效率較低，這會耽誤風力發(fā)電機組的正常運行時間，造成風力發(fā)電機組的發(fā)電量無法得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施例提供一種葉片除冰裝置和風力發(fā)電機組、葉片除冰方法，以解決現(xiàn)有風力發(fā)電機組的葉片除冰時間長的問題。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種葉片除冰裝置，包括:覆膜，覆膜設(shè)置在需除冰的葉片上，且覆蓋葉片的至少部分外表面，葉片的被覆蓋區(qū)域上設(shè)置有至少一個貫穿葉片的通氣孔;氣栗，氣栗通過通氣管與通氣孔連接，并能夠向覆膜與葉片之間通氣，驅(qū)動覆膜膨脹或從覆膜與葉片之間吸氣使覆膜緊貼在葉片表面;檢測控制單元，檢測控制單元與氣栗連接，檢測葉片是否需要除冰并控制氣栗工作。
[0008]進一步地，檢測控制單元包括:檢測組件，檢測組件檢測葉片所處環(huán)境的溫度和濕度以及葉片是否結(jié)冰;控制器，控制器分別與檢測組件和氣栗連接，接收檢測組件檢測的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)控制氣栗啟停和轉(zhuǎn)向。
[0009]進一步地，檢測組件包括:第一溫度傳感器，第一溫度傳感器設(shè)置在葉片所在的機艙外表面上，并檢測葉片所處環(huán)境的溫度;結(jié)冰傳感器，結(jié)冰傳感器設(shè)置在葉片上或機艙外表面上，并檢測葉片是否結(jié)冰;第一濕度傳感器，第一濕度傳感器設(shè)置在葉片所在的機艙外表面上，并檢測葉片所處環(huán)境的濕度。
[0010]進一步地，沿葉片的長度方向依次間隔設(shè)置有多個通氣孔，各通氣孔上均連接有一個通氣管，各通氣管均與氣栗連接。
[0011]進一步地，氣栗依次通過加熱部件和通氣管再與通氣孔連接。
[0012 ]進一步地，覆膜為橡膠材質(zhì)的彈性膜。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種風力發(fā)電機組，包括葉片和設(shè)置在葉片上的葉片除冰裝置，葉片除冰裝置為上述的葉片除冰裝置。
[0014]進一步地，葉片包括葉片殼體，葉片殼體上設(shè)置有容納凹槽，覆膜設(shè)置在容納凹槽內(nèi)，且覆膜的外表面與相鄰的葉片殼體的外表面平齊。
[0015]進一步地，氣栗設(shè)置在風力發(fā)電機組的輪轂上、葉片的葉根區(qū)域或機艙內(nèi)部。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種葉片除冰方法，葉片除冰方法采用上述的葉片除冰裝置，葉片除冰方法包括如下步驟:檢測步驟:檢測控制單元檢測葉片的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和葉片是否結(jié)冰，并根據(jù)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和葉片是否結(jié)冰判斷是否需要除冰；除冰步驟:若需要除冰，則檢測控制單元控制氣栗向覆膜與葉片之間充氣，使覆膜膨脹;恢復步驟:充氣第一時間tl后，檢測控制單元控制氣栗將覆膜與葉片之間的氣體抽出，使覆膜緊貼在葉片上。
[0017]本發(fā)明的實施例的葉片除冰裝置和風力發(fā)電機組、葉片除冰方法，通過在葉片表面設(shè)置覆膜，并利用氣栗在葉片需要除冰時向覆膜處通入氣體使其膨脹，以及利用氣栗從覆膜處吸氣使其恢復性狀，使葉片可以正常工作，從而方便快捷地完成葉片除冰。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置的第一工作示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置的第二工作示意圖；
[0021 ]圖4為本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置的局部放大圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]1、葉片;2、覆膜;3、氣栗;4、通氣孔;5、通氣管;6、檢測控制單元;7、檢測組件;8、控制器;9、容納凹槽。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置和風力發(fā)電機組、葉片除冰方法進行詳細描述。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例的葉片除冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該葉片除冰裝置可以設(shè)置在風力發(fā)電機組的葉片上，用于除去葉片上的結(jié)冰，使風力發(fā)電機組正常運行，保證葉片獲取風能的效率，進而保證風力發(fā)電機組的發(fā)電量。
[0026]如圖1所示，該葉片除冰裝置包括覆膜2、氣栗3和檢測控制單元6。其中，覆膜2設(shè)置在需要除冰的葉片I上，且覆蓋葉片I的至少部分外表面，葉片I的被覆蓋區(qū)域上設(shè)置有至少一個貫穿葉片I的通氣孔4。氣栗3通過通氣管5與通氣孔4連接，并能夠向覆膜2與葉片I之間通氣并驅(qū)動覆膜2膨脹，或從覆膜2與葉片I之間吸氣使覆膜2緊貼在葉片I表面。檢測控制單元6與氣栗3連接，檢測葉片I是否需要除冰并控制氣栗3工作。
[0027]如圖2所示，設(shè)置有該葉片除冰裝置的風力發(fā)電機組在停機或運行過程中，若葉片I上有結(jié)冰而影響其風力發(fā)電機組的正常運行，檢測控制單元6會檢測到葉片I需要除冰，并控制氣栗開啟，向覆膜2與葉片I之間通氣，使覆膜2膨脹而擠壓覆蓋在覆膜2上的結(jié)冰，使結(jié)冰破碎并從葉片I上脫落，從而達到除冰的效果。如圖3所示，除冰結(jié)束后，檢測控制單元6控制氣栗3從覆膜2與葉片I之間吸氣，使覆膜2緊貼在葉片I表面，不影響葉片I的氣動性能，使其可以正常地捕獲風能。
[0028]該葉片除冰裝置利用覆膜2的膨脹性能，通過向覆膜2與葉片I之間通氣來除冰，可以不受環(huán)境溫度、濕度以及結(jié)冰程度的影響，方便快捷地進行葉片除冰，在較短的時間內(nèi)就能完成葉片除冰，具有較高的除冰效率，不會耽誤風力發(fā)電機組的正常運行時間，使其發(fā)電量得到保證。而且，通過檢測控制單元6可以較容易地控制氣栗3的工作狀態(tài)，使該葉片除冰裝置具有方便使用控制的優(yōu)點。此外，相較于現(xiàn)有的電熱除冰和氣熱除冰可以更節(jié)省能源。
[0029]在具體的應用場景中，覆膜2覆蓋在葉片I表面的形式，可以通過在葉片殼體上設(shè)置與覆膜2形狀相匹配的容納凹槽9實現(xiàn)。如圖4所示，容納凹槽9可以容納覆膜2，并使覆膜2的表面與葉片殼體的外表面型面相平，達到不影響葉片I的外觀，使帶有覆膜2的葉片I的外表面型面與設(shè)計一致(此處的與設(shè)計一致是指在加工誤差允許的范圍內(nèi)與設(shè)計一致)，不影響葉片I的氣動性能的目的，進而使葉片I可以正常地捕獲風能，同時可以快速除掉葉片I表面的冰，防止葉片I表面結(jié)冰影響葉片I的氣動性能。而且，覆膜2設(shè)置在容納凹槽9內(nèi)，可以方便進行維護和更換。
[0030]此外，覆膜2優(yōu)選為設(shè)置在葉片I上易結(jié)冰的前緣位置(圖中所示位置)，用于在前緣位置處進行葉片除冰。當然，由于風力發(fā)電機組的安裝環(huán)境不同，葉片I上的結(jié)冰位置也不同，覆膜2還可以根據(jù)葉片I的實際結(jié)冰位置進行調(diào)整，使不同情況下風力發(fā)電機組均可以采用該葉片除冰裝置進行葉片除冰。例如，風力發(fā)電機組安裝在山上，葉片I的葉尖前緣容易結(jié)冰，則覆膜2可以僅設(shè)置在葉片I的葉尖前緣部分。若風力發(fā)電機組的設(shè)置環(huán)境使得葉片的整個前緣均易結(jié)冰，則覆膜2可以設(shè)置在整個葉片I的前緣。
[0031]氣栗3可以內(nèi)置在葉片I根部，方便通過通氣管5向覆膜2與葉片I之間通氣，以及從覆膜2與葉片I之間吸氣。當然，氣栗3也可以設(shè)置在輪轂內(nèi)或風力發(fā)電機組的機艙內(nèi)部，只要能夠向覆膜2與葉片I之間通氣或從覆膜2與葉片I之間吸氣即可。為達到更好的除冰效果，可以使氣栗3出來的氣體通過加熱部件加熱后再經(jīng)過通氣管5與通氣孔4連接。這種情況下，覆膜2可以是無彈性或微彈性的膜。例如，若氣栗3的功率足夠大，其可以設(shè)置在風力發(fā)電機組的輪轂中，通過多跟通氣管5同時與三個葉片I連接，以便同時向三個覆膜2處通氣進行除冰。
[0032]檢測控制單元6檢測葉片I是否需要除冰，在葉片I需要除冰時控制氣栗3啟動向覆膜2處通氣，使覆膜2膨脹進行除冰;并在除冰完成之后控制氣栗3從覆膜2處吸氣，使葉片I的外表面恢復成正常形狀。
[0033]具體地，檢測控制單元6包括檢測組件7和控制器8，檢測組件7檢測葉片I所處環(huán)境的溫度和濕度以及葉片I是否結(jié)冰，控制器8分別與檢測組件7和氣栗3連接，用于接收檢測組件7檢測的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)控制氣栗3的啟停和轉(zhuǎn)向。
[0034]在控制器8接收檢測組件7檢測到的數(shù)據(jù)之后，進行判斷葉片I是否滿足除冰條件，進而確定葉片I是否需要除冰。若葉片I滿足除冰條件，控制器8控制氣栗3啟動向覆膜2處通氣，使覆膜2膨脹進行除冰，并在除冰完成之后控制氣栗3轉(zhuǎn)向從覆膜2處吸氣使葉片I恢復正常形狀，以及在葉片I恢復正常形狀之后，控制氣栗3停止工作。若葉片I未滿足除冰條件，則氣栗3不啟動，檢測組件7繼續(xù)檢測。
[0035]較優(yōu)地，檢測組件7包括第一溫度傳感器、濕度傳感器和結(jié)冰傳感器。
[0036]第一溫度傳感器用于檢測葉片I所處環(huán)境的溫度，并將檢測到的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?。其可以設(shè)置在葉片I所在的機艙外表面上，通常葉片I處與機艙處的環(huán)境差別不大，因此機艙處的環(huán)境溫度和環(huán)境濕度可以體現(xiàn)葉片I處的環(huán)境溫度和濕度，因而可以將第一溫度傳感器設(shè)置在機艙外表面上，且這個位置易穩(wěn)定地設(shè)置傳感器，可以方便第一溫度傳感器精確地檢測環(huán)境溫度。
[0037]結(jié)冰傳感器用于檢測葉片I是否結(jié)冰，并將檢測到的葉片是否結(jié)冰的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?。其可以葉片I上，例如設(shè)置在葉片前緣位置，方便精確地檢測葉片I是否結(jié)冰。結(jié)冰傳感器也可以設(shè)置在機艙外表面上，結(jié)冰傳感器的設(shè)置位置和原理與第一溫度傳感器相同，此處不再贅述。
[0038]第一濕度傳感器用于檢測葉片I所處環(huán)境的濕度，并將檢測到的環(huán)境濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?，其可以設(shè)置在葉片I所在的機艙外表面上，方便精確地檢測環(huán)境濕度。第一濕度傳感器的設(shè)置位置和原理與第一溫度傳感器相同，此處不再贅述