[发明专利]带有防结冰装置的海上风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上(offshore)风力涡轮机，其包括升出海平面的塔架和一片或多片叶片，其中叶片可以由风推动旋转，海上风力涡轮机还包括泵，其适于从海中泵送起海水。

背景技术

现代的风力涡轮机，也称为风力马达或风力发动机，常用来产生电能。它们经常有着巨大的结构，带有达60米甚至更大的叶片，这些叶片由纤维增强聚合物壳制造而成。

风力涡轮机叶片的结冰是个普遍的问题，它会引起一些严重的负面后果。结冰会改变叶片的轮廓，因此使得叶片的空气动力学属性也会发生变化，而影响效率。而且，不均匀的结冰也会引起风力涡轮机结构严重的不对称应力，这会导致运转不得不中断。

DE 196 21 485公开了一种风力涡轮机叶片，其内部可由热空气加热，目的在于除冰。

WO 98/53200公开了一种风力涡轮机叶片，其可以通过包括传导纤维在内的加热元件来除霜。

US-A-4.060.212公开了一种通过微波来除去直升机旋翼桨叶上冰的方法。

背景技术还公开了预防机翼结冰的方法，其通过在临近起飞前在机翼上喷洒防冻剂来实现。

最近几年内，风力涡轮机被海上建立，由于下风处是空旷的，因此那里风速很大。同样，通过海上建立这些带有达60米或更大叶片的很高的风力涡轮机，也可以避免把这些风力涡轮机建立在自然风景区这类令人恼火的事。

US 6.520.737 B1公开了一种海上风力涡轮机，其带有可以泵送起海水的泵，其目的在于冷却。

发明简述

本发明的目的在于提出一种简单、有效的系统，用以防止海上风力涡轮机叶片结冰。

根据本发明，这个目的可以通过前言中提到的海上风力涡轮机的泵来实现，此泵在其泵出侧与喷嘴相连通，该喷嘴适用于将海水导引至叶片表面。海水包含盐，因此具有比淡水更低的冰点，这是个公知的事实。通过把海水导引至叶片的表面，就可以融化掉已经在风力涡轮机叶片表面形成的冰。然而，结冰控制也可以起预防作用，由于叶片的表面供给有盐水，因此在蒸发后会在叶片表面留下盐分。

海上风力涡轮机构可构造成使叶片从中心部(hub)径向向外延伸，该叶片和该中心部构成了转子，此转子安装在基本水平的主轴上。主轴可以枢轴回转方式地安装在吊舱(nacelle)中，此吊舱安装在塔架的顶部，该吊舱能够相对于塔架围绕垂直轴进行枢轴旋转，因此，可以根据风向来调整叶片的转子平面。

根据一个实施例，风力涡轮机可以包括喷嘴，其安装在塔架和叶片之间，适于向着转子平面方向喷射海水。这里的术语“喷射”可以理解为任何形式的射出水，也就是，以一股或多股水射流、水滴或水喷射的形式。

喷嘴例如可以安置在与风力涡轮机叶片的长度相对应的长度上。喷嘴可以在转子旋转时喷射海水，因此，所有的叶片，通常为3片叶片，在旋转时有海水供给。风力涡轮机也可以包括这样的系统，该系统用来确保每片独立叶片从塔架越过时可以暂时停止一段小时间。

根据一个实施例，喷嘴可以安装于吊舱上，这样，所述喷嘴就面向转子平面，而与该转子平面的取向无关。因此，就可以一直在叶片的表面上供给海水，而与偏转方向无关。比如，喷嘴可以安装在从吊舱径向向外地基本沿着塔架延伸的杆子上。

可选的是，喷嘴可以安装在塔架上。

根据本发明的一个优选实施例，喷嘴可以沿着塔架周边设置，这样叶片可以供给有海水，而与吊舱的偏转方向无关。

海上风力涡轮机也可以包括一个或多个喷嘴，这些喷嘴被安装在转子中心部上或其内。这种喷嘴可以适于将海水径向向外地喷射在叶片表面上。

根据本发明的一个特定实施例，喷嘴适于在转子前面形成由海水滴组成的水雾。这可以由安装在中心部之上或之内的喷嘴来实现。如果主轴是中空的，那么海水给水器就可以穿过主轴而被引导至喷嘴。

一个或多个喷嘴也可以被安装在吊舱上和/或塔架的上部，这样喷嘴就可以在转子前面产生水雾。

根据本发明的一个实施例，此海上风力涡轮机还包括控制系统，其用于启动泵和/或喷嘴。

该控制系统可包括冰传感器，冰传感器可安装在叶片、中心部、吊舱或塔架上。当该传感器记录到结冰时，该控制系统就可以启动泵和/或喷嘴。

可选的是，该系统可适于通过测量风力涡轮机的功率来启动/停用泵和/或喷嘴。风力涡轮机通常在一定风速时产生一定的功率。功率突然的降低可能是叶片上结冰的标志。这样，该系统就可以探测到这种功率的降低，并启动泵和/或喷嘴。

该系统也可以包括风速计，这样就可以确定功率的降低是否由风速的降低所引起。