CN105626370B - 一种抗冰风电叶片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗冰风电叶片结构，是一种大功率风力发电机组的风轮叶片，应用于风力发电领域，主要包括置于风轮叶片内的气加热控制柜及气加热***、电加热控制柜及电发热元件和前、后缘腹板，所述风轮叶片被前、后缘腹板分成前缘和后缘，所述电发热元件置于叶片前缘外表面，所述气加热***置于叶根处。结构具有气热加热***和电加热***，两个***相互独立，互不干涉，当电加热***出现故障时，气加热***可以自动开启加热，维修时，可不中断使用，增加使用效率，适合天气寒冷，环境恶劣的地区使用。

Description

一种抗冰风电叶片结构
技术领域
本发明涉及一种大功率风力发电机组的风轮叶片，具体涉及一种抗冰风电叶片结构。
背景技术
风力发电是目前产业化进展迅速的一种绿色环保的能源产生方式。随着风电的迅速发展，各种环境特殊的风能市场也被开辟出来。故，风力发电机组在运行过程中，风轮叶片会遭受各种恶劣环境的考验，特别是在潮湿寒冷的高原等地，冬天风轮叶片极易结冰。叶片结冰后载荷增大，叶片气动性能变差，这些对机组的安全以及功率都有很大的影响，严重时可能会导致风机长时间停机或使叶片受损而减少使用寿命。故解决风力发电机转子叶片结冰问题意义重大。
现有技术中已经提出了多种除冰技术，如专利公布号CN02322405A将发电机中的热气通过管路导入风轮机叶片中加热叶片，同时实现发电机的制冷，但并未具体介绍叶片内的热气流管路布置。专利公布号为CN201363233的发明提出了一种防结冰型风力发电机组风轮叶片。该专利采用了在叶片中间或者表面层全面积铺设电阻器来加热的方案，即，将叶片的壳体做成多层结构，由外表面向内，第一层为风机叶片壳体外形面上的一层玻璃钢层，第二层为由电阻器组成的电阻器层，第三层至内腔为玻璃钢层；或者由外表面向内，第一层为装置在叶片表层的电阻器所组成的电阻器层，第二层至内腔为玻璃钢层。电阻器与玻璃钢之间采用树脂粘接剂将两者粘为一体。当叶片在低温且湿度较大的环境中运行或静止时，对电阻器接通电源，使电阻器发热，热量通过与玻璃钢层之间产生热传递来提高叶片表面的温度，从而解决结冰问题。但是在外表面布电阻器，容易遭受雷击，同时存在当外表面的电阻器出现故障极难进行维修等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗冰风电叶片结构，主要包括置于风轮叶片内的气加热控制柜及气加热***、电加热控制柜及电发热元件和前、后缘腹板，风轮叶片被前、后缘腹板分成前缘和后缘，所述电发热元件置于叶片前缘外表面，气加热***置于叶根处。
进一步，前缘叶尖处与前缘腹板之间设有阻风板Ⅱ，前缘叶根处与前缘腹板之间设有阻风板Ⅲ。
后缘内设置有与气加热***连接的导风管，在导风管的两端之间任意位置设置有阻风板Ⅰ。
气加热***包括鼓风机和PTC加热器。
电发热元件由碳纤维复合材料组成。
导风管利用手糊玻纤布固定于后缘腹板上，由玻璃钢制成。
加热器和鼓风机固定于叶片吸力面内表面。
本发明有益效果：
该结构具有气热加热***和电加热***，两个***相互独立，互不干涉，但是当电加热***出现故障时，气加热***可以自动开启阻风板Ⅱ兼顾前缘的加热。
电加热***加热单元主要布置于叶片前缘外表面区域，主要负责前缘部分的除冰及防冰。由于电加热***加热单元布置于叶片外表面，当电加热***加热单元出现故障，对其进行维修相当困难。此时，阻风板Ⅱ通过控制自动打开，阻风板Ⅲ通过人工将操作或者也可自动打开，这样使得热气进入前缘，可以对前缘进行一定程度的防冰。
气加热***主要包括置于叶根处的气加热***，将热气送入指定位置的导风管，加热器加热元件主要是PTC材料，此种材料具有当温度升高时自身的功率也增大，故当温度达到一定值时便趋于稳定，所以其用于加热元件较为安全。
具体的，鼓风机将冷风送入加热器，通过加热器加热，而后通过导风管将热空气输送至叶片后缘指定位置，而在此处有阻风板Ⅰ，致使热风只能向叶尖流动，并通过腹板中间回流至叶根，通过鼓风机进入下一个循环，形成“叶根—叶尖—叶根”闭环回路，提高热利用率。
附图说明
图1示出本发明一种抗冰风电叶片结构内部分布
图2示出本发明一种抗冰风电叶片结构叶根挡板上的布局
图中各个符号的含义如下： 5.气加热控制柜；6.鼓风机；7.加热器；8.导风管；9.后缘；10.阻风板Ⅰ；11.后缘腹板；12.阻风板Ⅱ；13.电发热元件；14. 前缘；15.前缘腹板；16.阻风板Ⅲ；17.电加热控制柜。
具体实施方式
参阅图1至图2，一种抗冰风电叶片结构，主要包括置于玻璃钢复合材料制成的风轮叶片内的气加热控制柜5及气加热***、电加热控制柜17及电发热元件13和前、后缘腹板15、11，风轮叶片被前、后缘腹板15、11分成前缘14和后缘9，电发热元件13置于叶片前缘14外表面，所述气加热***置于叶根处。前缘14叶尖处与前缘腹板15之间设有阻风板Ⅱ12，置于前缘14也跟处与前缘腹板15之间设有阻风板Ⅲ16。所述后缘9内设置有与气加热***连接的导风管8，导风管利用手糊玻纤布固定于后缘腹板11上，导风管由玻璃钢制成，在导风管8的两端之间任意位置设置有阻风板Ⅰ10。气加热***包括鼓风机6和PTC加热器7，电发热元件13由碳纤维复合材料组成。
电发热元件13主要布置于叶片前缘外表面，主要负责前缘部分叶尖的除冰及防冰。由于电加热***加热单元布置于叶片外表面，当电加热控制柜7及电发热元件13出现故障，对其进行维修相当困难。为了解决这一问题，在叶尖前缘与腹板之间安装阻风板Ⅱ12，在前缘14叶根处与腹板之间安装阻风板Ⅲ16。当电加热***正常时，阻风板Ⅱ12和阻风板Ⅲ16处于关闭状态，热空气只能通过腹板中间回流，这样可以保证两套***互不干涉，独立运行。当电加热***出现故障时，阻风板Ⅱ12通过控制自动打开，阻风板Ⅲ16通过人工将操作窗口打开，热气进入前缘15，对前缘也进行加热。
鼓风机6将冷风送入加热器7，通过加热器7加热，而后通过导风管8将热空气输送至叶片后缘9指定位置，而在此处有阻风板Ⅰ10，致使热风只能向叶尖流动，并通过腹板中间回流至叶根，通过鼓风机6进入下一个循环，形成“叶根—叶尖—叶根”闭环回路，提高热利用率。
本***的电力供给主要是置于整机机舱内总控制箱，利用电力电缆通过滑环通道，经过轮毂接入置于叶根挡板上的电加热控制柜17和气加热控制柜5，最后接入发热元件13和气加热***。

Claims (5)

1.一种抗冰风电叶片结构，包括置于风轮叶片内的气加热控制柜（5）及气加热***、电加热控制柜（17）及电发热元件（13）和前、后缘腹板（15、11），其特征在于：具有气热加热***和电加热***，两个***相互独立，互不干涉，但是当电加热***出现故障时，气加热***可以自动开启阻风板Ⅱ兼顾前缘的加热；所述风轮叶片被前、后缘腹板（15、11）分成前缘（14）和后缘（9），所述电发热元件（13）置于叶片前缘（14）外表面，所述电加热控制柜（17）和气加热***置于叶根处；所述前缘（14）叶尖处与前缘腹板（15）之间设有阻风板Ⅱ（12），所述前缘（14）叶根处与前缘腹板（15）之间设有阻风板Ⅲ（16）。
2.根据权利要求1所述的一种抗冰风电叶片结构，其特征在于，所述后缘（9）内设置有与气加热***连接的导风管（8）。
3.根据权利要求2所述的一种抗冰风电叶片结构，其特征在于，在所述导风管（8）的两端之间任意位置设置有阻风板Ⅰ（10）。
4.根据权利要求1所述的一种抗冰风电叶片结构，其特征在于，所述的气加热***包括鼓风机（6）和PTC加热器（7）。
5.根据权利要求1所述的一种抗冰风电叶片结构，其特征在于，所述电发热元件（13）由碳纤维复合材料组成。
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