一種抗冰風電葉片結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大功率風力發電機組的風輪葉片，具體涉及一種抗冰風電葉片結構。
【背景技術】
[0002]風力發電是目前產業化進展迅速的一種綠色環保的能源產生方式。隨著風電的迅速發展，各種環境特殊的風能市場也被開辟出來。故，風力發電機組在運行過程中，風輪葉片會遭受各種惡劣環境的考驗，特別是在潮濕寒冷的高原等地，冬天風輪葉片極易結冰。葉片結冰后載荷增大,葉片氣動性能變差,這些對機組的安全以及功率都有很大的影響,嚴重時可能會導致風機長時間停機或使葉片受損而減少使用壽命。故解決風力發電機轉子葉片結冰問題意義重大。
[0003]現有技術中已經提出了多種除冰技術,如專利公布號CN02322405A將發電機中的熱氣通過管路導入風輪機葉片中加熱葉片，同時實現發電機的制冷，但并未具體介紹葉片內的熱氣流管路布置。專利公布號為CN201363233的發明提出了一種防結冰型風力發電機組風輪葉片。該專利采用了在葉片中間或者表面層全面積鋪設電阻器來加熱的方案，即，將葉片的殼體做成多層結構，由外表面向內，第一層為風機葉片殼體外形面上的一層玻璃鋼層，第二層為由電阻器組成的電阻器層，第三層至內腔為玻璃鋼層；或者由外表面向內，第一層為裝置在葉片表層的電阻器所組成的電阻器層，第二層至內腔為玻璃鋼層。電阻器與玻璃鋼之間采用樹脂粘接劑將兩者粘為一體。當葉片在低溫且濕度較大的環境中運行或靜止時，對電阻器接通電源，使電阻器發熱，熱量通過與玻璃鋼層之間產生熱傳遞來提高葉片表面的溫度，從而解決結冰問題。但是在外表面布電阻器，容易遭受雷擊，同時存在當外表面的電阻器出現故障極難進行維修等缺點。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種抗冰風電葉片結構，主要包括置于風輪葉片內的氣加熱控制柜及氣加熱系統、電加熱控制柜及電發熱元件和前、后緣腹板，風輪葉片被前、后緣腹板分成前緣和后緣，所述電發熱元件置于葉片前緣外表面，氣加熱系統置于葉根處。
[0005]進一步，前緣葉尖處與前緣腹板之間設有阻風板II，前緣葉根處與前緣腹板之間設有阻風板III。
[0006]后緣內設置有與氣加熱系統連接的導風管，在導風管的兩端之間任意位置設置有阻風板I。
[0007]氣加熱系統包括鼓風機和PTC加熱器。
[0008]電發熱元件由碳纖維復合材料組成。
[0009]導風管利用手糊玻纖布固定于后緣腹板上，由玻璃鋼制成。
[0010]加熱器和鼓風機固定于葉片吸力面內表面。
[0011]本發明有益效果: 該結構具有氣熱加熱系統和電加熱系統，兩個系統相互獨立，互不干涉，但是當電加熱系統出現故障時，氣加熱系統可以自動開啟阻風板II兼顧前緣的加熱。
[0012]電加熱系統加熱單元主要布置于葉片前緣外表面區域，主要負責前緣部分的除冰及防冰。由于電加熱系統加熱單元布置于葉片外表面，當電加熱系統加熱單元出現故障，對其進行維修相當困難。此時，阻風板II通過控制自動打開，阻風板III通過人工將操作或者也可自動打開，這樣使得熱氣進入前緣，可以對前緣進行一定程度的防冰。
[0013]氣加熱系統主要包括置于葉根處的氣加熱系統，將熱氣送入指定位置的導風管，加熱器加熱元件主要是PTC材料，此種材料具有當溫度升高時自身的功率也增大，故當溫度達到一定值時便趨于穩定，所以其用于加熱元件較為安全。
[0014]具體的，鼓風機將冷風送入加熱器，通過加熱器加熱，而后通過導風管將熱空氣輸送至葉片后緣指定位置，而在此處有阻風板I，致使熱風只能向葉尖流動，并通過腹板中間回流至葉根，通過鼓風機進入下一個循環，形成“葉根一葉尖一葉根”閉環回路，提高熱利用率。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1示出本發明一種抗冰風電葉片結構內部分布
圖2示出本發明一種抗冰風電葉片結構葉根擋板上的布局
圖中各個符號的含義如下:5.氣加熱控制柜；6.鼓風機；7.加熱器；8.導風管；9.后緣；10.阻風板I ;11.后緣腹板；12.阻風板II ；13.電發熱元件；14.前緣；15.前緣腹板；16.阻風板III;17.電加熱控制柜。
【具體實施方式】
[0017]參閱圖1至圖2，一種抗冰風電葉片結構，主要包括置于玻璃鋼復合材料制成的風輪葉片內的氣加熱控制柜5及氣加熱系統、電加熱控制柜17及電發熱元件13和前、后緣腹板15、11，風輪葉片被前、后緣腹板15、11分成前緣14和后緣9，電發熱元件13置于葉片前緣14外表面，所述氣加熱系統置于葉根處。前緣14葉尖處與前緣腹板15之間設有阻風板II 12，置于前緣14也跟處與前緣腹板15之間設有阻風板III16。所述后緣9內設置有與氣加熱系統連接的導風管8，導風管利用手糊玻纖布固定于后緣腹板11上，導風管由玻璃鋼制成，在導風管8的兩端之間任意位置設置有阻風板I 10。氣加熱系統包括鼓風機6和PTC加熱器7，電發熱元件13由碳纖維復合材料組成。
[0018]電發熱元件13主要布置于葉片前緣外表面，主要負責前緣部分葉尖的除冰及防冰。由于電加熱系統加熱單元布置于葉片外表面，當電加熱控制柜7及電發熱元件13出現故障，對其進行維修相當困難。為了解決這一問題，在葉尖前緣與腹板之間安裝阻風板II 12，在前緣14葉根處與腹板之間安裝阻風板III16。當電加熱系統正常時，阻風板II 12和阻風板III 16處于關閉狀態，熱空氣只能通過腹板中間回流，這樣可以保證兩套系統互不干涉，獨立運行。當電加熱系統出現故障時，阻風板II 12通過控制自動打開，阻風板III 16通過人工將操作窗口打開，熱氣進入前緣15，對前緣也進行加熱。
[0019]鼓風機6將冷風送入加熱器7，通過加熱器7加熱，而后通過導風管8將熱空氣輸送至葉片后緣9指定位置，而在此處有阻風板I 10，致使熱風只能向葉尖流動，并通過腹板中間回流至葉根，通過鼓風機6進入下一個循環，形成“葉根一葉尖一葉根”閉環回路，提高熱利用率。
[0020] 本系統的電力供給主要是置于整機機艙內總控制箱，利用電力電纜通過滑環通道，經過輪轂接入置于葉根擋板上的電加熱控制柜17和氣加熱控制柜5，最后接入發熱元件13和氣加熱系統。
【主權項】
1.一種抗冰風電葉片結構，包括置于風輪葉片內的氣加熱控制柜(5)及氣加熱系統、電加熱控制柜(17)及電發熱元件(13)和前、后緣腹板(15、11)，其特征在于:所述風輪葉片被前、后緣腹板(15、11)分成前緣(14)和后緣(9)，所述電發熱元件(13)置于葉片前緣(14)外表面，所述電加熱控制柜(17)和氣加熱系統置于葉根處。2.根據權利要求1所述的一種抗冰風電葉片結構，其特征在于，所述前緣(14)葉尖處與前緣腹板(15)之間設有阻風板II (12)，所述前緣(14)葉根處與前緣腹板(15)之間設有阻風板III (16)。3.根據權利要求1所述的一種抗冰風電葉片結構，其特征在于，所述后緣(9)內設置有與氣加熱系統連接的導風管(8)。4.根據權利要求3所述的一種抗冰風電葉片結構，其特征在于，在所述導風管(8)的兩端之間任意位置設置有阻風板I (10)。5.根據權利要求1所述的一種抗冰風電葉片結構，其特征在于，所述的氣加熱系統包括鼓風機(6)和PTC加熱器CO。6.根據權利要求1所述的一種抗冰風電葉片結構，其特征在于，所述電發熱元件(13)由碳纖維復合材料組成。
【專利摘要】本發明涉及一種抗冰風電葉片結構，是一種大功率風力發電機組的風輪葉片，應用于風力發電領域，主要包括置于風輪葉片內的氣加熱控制柜及氣加熱系統、電加熱控制柜及電發熱元件和前、后緣腹板，所述風輪葉片被前、后緣腹板分成前緣和后緣，所述電發熱元件置于葉片前緣外表面，所述氣加熱系統置于葉根處。結構具有氣熱加熱系統和電加熱系統，兩個系統相互獨立，互不干涉，當電加熱系統出現故障時，氣加熱系統可以自動開啟加熱，維修時，可不中斷使用，增加使用效率，適合天氣寒冷，環境惡劣的地區使用。
【IPC分類】F03D1/06
【公開號】CN105626370
【申請號】CN201410594991
【發明人】趙建剛, 彭超義, 楊文濤, 王憲, 謝明亮, 陳龍, 曾竟成
【申請人】株洲時代新材料科技股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月30日
【公告號】WO2016065807A1