CN111441920B - 风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组，涉及风力发电技术领域。该风力发电机组叶片除冰装置包括变桨***、加热组件、电源组件和电流检测组件。变桨***中设置有驱动器，电源组件、驱动器和加热组件依次连接。电流检测组件安装在加热组件和电源组件之间的电路上，并与驱动器连接。驱动器中设置有预设电流值，驱动器能够在电流检测组件检测到的电流值大于预设电流值时控制加热组件与电源组件之间断电。本发明缓解了现有技术中风力发电机组叶片除冰装置中的电源与加热元件之间的电路过流干烧时，需等待叶片逐渐上升至较高的温度，再利用控制器对加热元件断电保护电路，而不能在电路过流干烧时立即保护电路的技术问题。

Description

风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组。
背景技术
风力发电机组是将风能转化为电能的一种装置，风力发电机由发电机控制风轮扭矩、变桨***控制叶片桨距角来维持风机在各种风况下稳定运行。由于风机的工作环境较恶劣，风机的叶片容易积冰，因而为防止风机的叶片积冰而导致风机不能正常工作或者损坏，通常需要利用加热装置对风机叶片进行除冰处理。
现有的一种风力发电机组叶片除冰装置包括叶片和发电机组，叶片上设置有加热元件和温度传感器，加热元件由变桨***提供电源。温度传感器与变桨***中的控制器连接，并用于检测叶片上的温度。在停机或则风力发电机组运行时，温度传感器均会检测叶片上的温度。当叶片上的温度较低时，变桨***中的控制器根据温度传感器传输的温度信号判断需要除冰，并控制加热元件与电源连通，进而会对叶片进行除冰。当叶片上的温度较高时，变桨***中的控制器根据温度传感器传输的温度信号判断不需要除冰，并控制加热元件与电源断开，进而会停止对叶片除冰。
但是上述风力发电机组叶片除冰装置使用过程中，电源与加热元件之间的电路可能存在过流干烧的情况，为了保护电路需要在产生过流干烧时立即断开电路。然而现有的风力发电机组叶片除冰装置中的电源与加热元件之间的电路过流干烧时，需等待叶片上的温度逐渐上升至较高的温度，再利用控制器对加热元件断电以保护电路，因此现有的风力发电机组叶片除冰装置不能在电源与加热元件之间的电路过流干烧时立即保护电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组，以缓解现有技术中存在的风力发电机组叶片除冰装置使用过程中，电源与加热元件之间的电路可能存在过流干烧的情况，为了保护电路需要在产生过流干烧时立即断开电路，然而现有的风力发电机组叶片除冰装置中的电源与加热元件之间的电路过流干烧时，需等待叶片上的温度逐渐上升至较高的温度，再利用控制器对加热元件断电以保护电路，而不能在电源与加热元件之间的电路过流干烧时立即保护电路的技术问题。
本发明提供的风力发电机组叶片除冰装置包括变桨***、加热组件、电源组件和电流检测组件；
变桨***中设置有驱动器，电源组件、驱动器和加热组件依次连接；
电流检测组件安装在加热组件和电源组件之间的电路上，并与驱动器连接，电流检测组件用于检测电流值；驱动器中设置有预设电流值，驱动器能够接收电流检测组件检测到的电流值，并在该电流值大于预设电流值时控制加热组件与电源组件之间断电；
加热组件与风力发电机组叶片连接，用于对风力发电机组叶片加热。
进一步的，风力发电机组叶片除冰装置还包括主控***，主控***与电源组件连接；
主控***用于发出除冰指令，以控制电源组件向驱动器和电流检测组件供电。
进一步的，驱动器与加热组件之间的电路上设置有两个开关；
其中一个开关与主控***连接，另一个开关与驱动器连接，主控***能够根据除冰指令控制与主控***连接的开关打开，以及能够根据外界指令控制与主控***连接的开关断开。
进一步的，风力发电机组叶片除冰装置还包括防雷组件，防雷组件安装在加热组件和电源组件之间的电路上，并与驱动器连接；
防雷组件用于检测加热组件是否遭到雷击，并在加热组件遭到雷击时控制加热组件与电源组件之间断电。
进一步的，风力发电机组叶片除冰装置还包括中继控制器和电路分断器；
中继控制器连接在驱动器和加热组件之间的电路上，电路分断器连接在中继控制器和加热组件之间的电路上。
进一步的，风力发电机组叶片除冰装置还包括除冰控制柜和配电组件；
电流检测组件、中继控制器、电路分断器和配电组件均安装在除冰控制柜中；
电源组件和变桨***均与配电组件连接，配电组件用于将电源组件的电量分配给除冰控制柜中的器件和变桨***中的器件。
进一步的，风力发电机组叶片除冰装置还包括温度传感器，温度传感器安装在风力发电机组叶片上，并与驱动器和主控***连接；
主控***中设置有除冰温度值，主控***用于接收温度传感器传输的温度值，并在该温度值大于除冰温度值时，控制风力发电机组叶片停止转动，以及控制电源组件向驱动器和电流检测组件供电；
驱动器中设置有上限温度值，驱动器能够接收温度传感器传输的温度值，并在该温度值大于上限温度值时控制加热组件与驱动器之间断电。
进一步的，电源组件包括滑环。
进一步的，加热组件为鼓风加热组件。
本发明提供的风力发电机组包括叶片和上述技术方案中任一项所述的风力发电机组叶片除冰装置，风力发电机组叶片除冰装置中的加热组件与叶片连接。
本发明提供的风力发电机组叶片除冰装置和风力发电机组能产生如下有益效果：
本发明提供的风力发电机组叶片除冰装置包括变桨***、加热组件、电源组件和电流检测组件。变桨***中设置有驱动器，电源组件、驱动器和加热组件依次连接。电流检测组件安装在加热组件和电源组件之间的电路上，并与驱动器连接，电流检测组件用于检测电流值。驱动器中设置有预设电流值，驱动器能够接收电流检测组件检测到的电流值，并在该电流值大于预设电流值时控制加热组件与电源组件之间断电。加热组件与风力发电机组叶片连接。在利用本发明提供的风力发电机组叶片除冰装置对叶片进行除冰时，可以利用驱动器控制电流控制加热组件与电源组件之间通电，此时加热组件对风力发电机组叶片进行加热，可以将风力发电机组叶片上的冰去除。若在除冰过程中，电源与加热元件之间的电路存在过流干烧的情况，则电流检测组件检测到的电流值大于驱动器中的预设电流值。继而驱动器能够接收电流检测组件检测到的电流值并将该电流值与预设电流值进行对比，由于此时电流检测组件检测到的电流值大于预设电流值，因此驱动器会控制加热组件与电源组件之间断电，进而可以保护加热组件与电源组件之间的电路，防止上述电路中继续出现过流干烧的情况而造成危险。其中，由于过流干烧情况出现时，电流的变化先于风力发电机组叶片上的温度变化，因此根据电流的变化控制加热组件与电源组件之间断电可以及时保护电路。
与现有技术相比，本发明提供的风力发电机组叶片除冰装置利用电流检测组件可以在加热组件与电源组件之间的电路出现过流干烧情况时，及时快速的控制加热组件与电源组件之间断电，进而可以及时保护电路。
本发明提供的风力发电机组包括叶片和上述风力发电机组叶片除冰装置，风力发电机组叶片除冰装置中的加热组件与叶片连接。本发明提供的风力发电机组包括上述风力发电机组叶片除冰装置，因而本发明提供的风力发电机组能够与上述风力发电机组叶片除冰装置达到相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的风力发电机组叶片除冰装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的风力发电机组叶片除冰装置的另一结构示意图。
图标：1-变桨***；10-驱动器；11-变桨柜；2-加热组件；3-电源组件；30-主控***；4-电流检测组件；5-风力发电机组叶片；50-温度传感器；6-防雷组件；7-中继控制器；8-电路分断器；9-除冰控制柜；90-配电组件。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置包括变桨***1、加热组件2、电源组件3和电流检测组件4。变桨***1中设置有驱动器10，电源组件3、驱动器10和加热组件2依次连接。电流检测组件4安装在加热组件2和电源组件3之间的电路上，并与驱动器10连接，电流检测组件4用于检测电流值。驱动器10中设置有预设电流值，驱动器10能够接收电流检测组件4检测到的电流值，并在该电流值大于预设电流值时控制加热组件2与电源组件3之间断电。加热组件2与风力发电机组叶片5连接，用于对风力发电机组叶片5加热。
在利用本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置对叶片进行除冰时，可以利用驱动器10控制电流控制加热组件2与电源组件3之间通电，此时加热组件2对风力发电机组叶片5进行加热，可以将风力发电机组叶片5上的冰去除。若在除冰过程中，电源与加热元件之间的电路存在过流干烧的情况，则电流检测组件4检测到的电流值大于驱动器10中的预设电流值。继而驱动器10能够接收电流检测组件4检测到的电流值并将该电流值与预设电流值进行对比，由于此时电流检测组件4检测到的电流值大于预设电流值，因此驱动器10会控制加热组件2与电源组件3之间断电，进而可以保护加热组件2与电源组件3之间的电路，防止上述电路中继续出现过流干烧的情况而造成危险。其中，由于过流干烧情况出现时，电流的变化先于风力发电机组叶片5上的温度变化，因此根据电流的变化控制加热组件2与电源组件3之间断电可以及时保护电路。
与现有技术相比，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置利用电流检测组件4可以在加热组件2与电源组件3之间的电路出现过流干烧情况时，及时快速的控制加热组件2与电源组件3之间断电，进而可以及时保护电路。
可以看出，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置缓解了现有技术中存在的风力发电机组叶片除冰装置使用过程中，电源与加热元件之间的电路可能存在过流干烧的情况，为了保护电路需要在产生过流干烧时立即断开电路，然而现有的风力发电机组叶片除冰装置中的电源与加热元件之间的电路过流干烧时，需等待叶片上的温度逐渐上升至较高的温度，再利用控制器对加热元件断电以保护电路，而不能在电源与加热元件之间的电路过流干烧时立即保护电路的技术问题。
其中，变桨***1以及变桨***1中的驱动器10均为现有的风力发电机组中的自带的器件。本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置在风力发电机组上增设电流检测组件4和加热组件2，再结合风力发电机组中本有的变桨***1和驱动器10即可实现对风力发电机组叶片5的除冰过程。
进一步的，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置用于在风力发电机组叶片5停止转动时工作，因此该风力发电机组叶片除冰装置可以在风力发电机组停机时使用，而不会对风力发电机组中的变桨***1正常工作过程产生影响。
其中，电流检测组件4可以为电流计等能够检测电流值的器件。
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还包括主控***30，主控***30与电源组件3连接。主控***30用于发出除冰指令，以控制电源组件3向驱动器10和电流检测组件4供电。
其中，除冰指令根据除冰条件判断而得到。
主控***30可以为现有的风力发电机组中的自带的器件，因而本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还可以利用现有的风力发电机组中的主控***30控制驱动器10开始工作，进而可以控制除冰工作的启动。
在本实施例中，驱动器10与加热组件2之间的电路上设置有两个开关。其中一个开关与主控***30连接，另一个开关与驱动器10连接，主控***30能够根据除冰指令控制与主控***30连接的开关打开，以及能够根据外界指令控制与主控***30连接的开关断开。
两个开关同时打开，驱动器10与加热组件2之间才能够电连接，此时加热组件2可以工作。
两个开关可以在变桨***1中出现故障时均断开，进而可以使得主控***30和变桨***1都能够及时切断各自电源信号，从而使得变桨***1和主控***30能够对该风力发电机组叶片除冰装置提供双重保护，提高该风力发电机组叶片除冰装置的安全性。
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还包括防雷组件6，防雷组件6安装在加热组件2和电源组件3之间的电路上，并与驱动器10连接。防雷组件6用于检测加热组件2是否遭到雷击，并在加热组件2遭到雷击时控制加热组件2与电源组件3之间断电。
其中，防雷组件6可以为防雷保护器。防雷组件6能够实时检测***雷击情况，进而使得该风力发电机组叶片除冰装置能够在加热组件2遭到雷击时停止工作。
防雷组件6可以进一步的为该风力发电机组叶片除冰装置中的加热组件2与电源组件3之间的电路提供保护作用，提升该风力发电机组叶片除冰装置的使用过程中的安全性。
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还包括中继控制器7和电路分断器8。中继控制器7连接在驱动器10和加热组件2之间的电路上，电路分断器8连接在中继控制器7和加热组件2之间的电路上。
其中，中继控制器7可以根据驱动器10的指令控制电路分断器8将加热组件2接通至电路中，进而可以控制加热组件2开始工作。
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还包括除冰控制柜9和配电组件90。电流检测组件4、中继控制器7、电路分断器8和配电组件90均安装在除冰控制柜9中。电源组件3和变桨***1均与配电组件90连接，配电组件90用于将电源组件3的电量分配给除冰控制柜9中的器件和变桨***1中的器件。
配电组件90可以为现有的配电分配器。
其中，变桨***1中的驱动器10通过中继控制器7间接控制加热组件2的通断电，变桨***1中的驱动器10从除冰控制柜9取电，进而可以使得变桨***1中的驱动器10在除冰过程中的电源与变桨***1中的主电源相互独立，保证了变桨***1中的主电源的安全性，最大程度的降低了对变桨***1的影响。
如图2所示，本实施例提供的变桨***1可以包括三个变桨柜11，每个变桨柜11对应一个风力发电机组叶片5，且每个变桨柜11中安装有一个驱动器10。加热组件2也为三个，每个加热组件2对应一个风力发电机组叶片5。
三个加热组件2由三个变桨柜11中的驱动器10一一对应控制，除冰控制柜9中的电流检测组件4也可以为三个，三个电流检测组件4分别接入三个变桨柜11中的驱动器10，三个驱动器10之间为联动关系，因此通过单个驱动器10的工作即可实现电路故障时切断回路停止供电的过程。
如图1所示，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还包括温度传感器50，温度传感器50安装在风力发电机组叶片5上，并与驱动器10和主控***30连接。主控***30中设置有除冰温度值，主控***30用于接收温度传感器50传输的温度值，并在该温度值大于除冰温度值时，控制风力发电机组叶片5停止转动，以及控制电源组件3向驱动器10和电流检测组件4供电。驱动器10中设置有上限温度值，驱动器10能够接收温度传感器50传输的温度值，并在该温度值大于上限温度值时控制加热组件2与驱动器10之间断电。
温度传感器50用于检测风力发电机组叶片5的温度，当风力发电机组叶片5上附着有冰时，温度传感器50可以与主控***30配合，使得主控***30控制风力发电机组停机并发出除冰指令。
上限温度值可以为风力发电机组叶片除冰装置中的电路出现除过流以外的故障时，风力发电机组叶片5过热后产生的温度值。因此温度传感器50还可以在风力发电机组叶片5过热时与驱动器10配合，使得加热组件2与驱动器10之间断电，进而可以进一步的保护风力发电机组叶片除冰装置中的电路。
需要说明的是，本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置还可以通过运行程序判断是否出现通讯异常和反馈异常状况，并可以在出现通讯异常和反馈异常状况时，利用驱动器10对加热组件2断电，进而可以进一步的保护该风力发电机组叶片除冰装置。
如图1所示，电源组件3包括滑环。
滑环用于提供电能和通讯传输主控***30发出的指令。
在本实施例中，加热组件2为鼓风加热组件2。
现有的用于对风力发电机组叶片5加热的器件通常为电加热膜，电加热膜覆盖在风力发电机组叶片5上。相较于现有技术中的电加热膜，本实施例中的鼓风加热组件2可以利用气热加热的方式对风力发电机组叶片5上进行加热，不需覆盖在风力发电机组叶片5上，对工艺要求低，且可以降低成本。
本实施例提供的风力发电机组叶片除冰装置工作过程如下：在除冰的工况下，先通过检测该风力发电机组叶片除冰装置的电路上各器件的信号状态是否正常，判定该风力发电机组叶片除冰装置处于正常模式还是故障模式。若处于故障模式，则不启动除冰工作。若处于正常模式，则进入叶片除冰***工作模式选择(手动除冰模式/自动除冰模式)。
其中，手动除冰模式通过按钮进行选择。本实施例优选默认为自动除冰模式。在自动除冰模式下，该风力发电机组叶片除冰装置中的各器件按照启动时序完成启动。
在除冰过程中，实时判断该风力发电机组叶片除冰装置中的各器件的工作状态：通过检测实时温度值、电流值、反馈信号、通讯状态，进而可以确定该风力发电机组叶片除冰装置是否产生过流、过温，以及确定该风力发电机组叶片除冰装置中各器件动作反馈、通讯是否正常。
若该风力发电机组叶片除冰装置中的各器件的工作状态正常，则按照预设的加热程序对风力发电机组叶片5进行加热，并按照叶片除冰轮换子程序，对三个叶片完成除冰。对三个叶片完成除冰后，按照停止时序对加热组件2断电。
若除冰过程中，该风力发电机组叶片除冰装置出现干烧、过温、通讯异常、反馈异常等状况中的一种或者多种，则进入除冰***故障模式，立即停止除冰。
实施例二：
本实施例提供的风力发电机组包括叶片和实施例一中的风力发电机组叶片除冰装置，风力发电机组叶片除冰装置中的加热组件与叶片连接。
本实施例提供的风力发电机组包括实施例一中的风力发电机组叶片除冰装置，因而本实施例提供的风力发电机组与实施例一中的风力发电机组叶片除冰装置能够解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种风力发电机组叶片（5）除冰装置，其特征在于，所述风力发电机组叶片（5）除冰装置包括变桨***（1）、加热组件（2）、电源组件（3）和电流检测组件（4）；
所述变桨***（1）中设置有驱动器（10），所述电源组件（3）、驱动器（10）和所述加热组件（2）依次连接；
所述电流检测组件（4）安装在所述加热组件（2）和所述电源组件（3）之间的电路上，并与所述驱动器（10）连接，所述电流检测组件（4）用于检测电流值；所述驱动器（10）中设置有预设电流值，所述驱动器（10）能够接收所述电流检测组件（4）检测到的电流值，并在该电流值大于所述预设电流值时控制所述加热组件（2）与所述电源组件（3）之间断电；
所述加热组件（2）与风力发电机组叶片（5）连接，用于对风力发电机组叶片（5）加热；
所述风力发电机组叶片（5）除冰装置还包括主控***（30），所述主控***（30）与所述电源组件（3）连接；
所述主控***（30）用于发出除冰指令，以控制所述电源组件（3）向所述驱动器（10）和所述电流检测组件（4）供电；
所述驱动器（10）与所述加热组件（2）之间的电路上设置有两个开关；
其中一个所述开关与所述主控***（30）连接，另一个所述开关与所述驱动器（10）连接，所述主控***（30）能够根据所述除冰指令控制与所述主控***（30）连接的开关打开，以及能够根据外界指令控制与所述主控***（30）连接的开关断开；
所述风力发电机组叶片（5）除冰装置还包括中继控制器（7）和电路分断器（8）；
所述中继控制器（7）连接在所述驱动器（10）和所述加热组件（2）之间的电路上，所述电路分断器（8）连接在所述中继控制器（7）和所述加热组件（2）之间的电路上；
所述风力发电机组叶片（5）除冰装置还包括温度传感器（50），所述温度传感器（50）安装在风力发电机组叶片（5）上，并与所述驱动器（10）和所述主控***（30）连接；
所述主控***（30）中设置有除冰温度值，所述主控***（30）用于接收所述温度传感器（50）传输的温度值，并在该温度值大于所述除冰温度值时，控制风力发电机组叶片（5）停止转动，以及控制所述电源组件（3）向所述驱动器（10）和所述电流检测组件（4）供电；
所述驱动器（10）中设置有上限温度值，所述驱动器（10）能够接收所述温度传感器（50）传输的温度值，并在该温度值大于所述上限温度值时控制所述加热组件（2）与所述驱动器（10）之间断电。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片（5）除冰装置，其特征在于，所述风力发电机组叶片（5）除冰装置还包括防雷组件（6），所述防雷组件（6）安装在所述加热组件（2）和所述电源组件（3）之间的电路上，并与所述驱动器（10）连接；所述防雷组件（6）用于检测所述加热组件（2）是否遭到雷击，并在所述加热组件（2）遭到雷击时控制所述加热组件（2）与所述电源组件（3）之间断电。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片（5）除冰装置，其特征在于，所述风力发电机组叶片（5）除冰装置还包括除冰控制柜（9）和配电组件（90）；
所述电流检测组件（4）、中继控制器（7）、电路分断器（8）和所述配电组件（90）均安装在所述除冰控制柜（9）中；
所述电源组件（3）和所述变桨***（1）均与所述配电组件（90）连接，所述配电组件（90）用于将所述电源组件（3）的电量分配给所述除冰控制柜（9）中的器件和所述变桨***（1）中的器件。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片（5）除冰装置，其特征在于，所述电源组件（3）包括滑环。
5.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机组叶片（5）除冰装置，其特征在于，所述加热组件（2）为鼓风加热组件（2）。
6.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括叶片和权利要求1-5任一项所述的风力发电机组叶片除冰装置，所述风力发电机组叶片除冰装置中的加热组件与所述叶片连接。
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