[发明专利]一种风力发电机组及其叶片除冰系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的叶片除冰系统。本发明还涉及一种包括上述叶片除冰系统的风力发电机组。

背景技术

随着世界范围内能源危机的爆发，风力等可再生能源得到越来越广泛地应用，从而带动了风力发电系统的发展。

风力发电就是把风的动能转化为电能的一种发电方式，风力发电所需要的装置称作风力发电机组(以下简称风机)，该风机一般包括风轮、发电机和塔筒三部分。风机的工作环境在风力资源较为丰富的室外，在空气温度较低或者遇到雨雪天气的时候，叶片上可能会结冰。风机的叶片结冰会改变叶片的气动外形，风机在叶片结冰的状况下运行会明显降低功率输出，增大风机的载荷，严重时甚至导致风机长时间停机，严重影响风电场的电力生产。因此，能够有效地检测风机叶片的结冰状况，从而能够及时除冰，对于风机发电系统来讲是至关重要的。

在一种典型的风机叶片的除冰装置中，利用不同类型风速计算输出信号的偏差判定风机结冰状况，或者通过检测叶片质量的变化判定风机结冰的状况。这些检测风电机组或叶片结冰状况的方法，可能出现叶片未结冰而误判断叶片结冰的情况出现，也会出现叶片已经结冰但未达到严重程度而误判断叶片未结冰的情况，检测结果的可靠性较差。并且，上述除冰装置通过加热叶片的方式使冰层融化，由于叶片多为布质或者纤维材料，温度升高可能会出现性质变化而影响叶片的使用寿命，严重时可能由于温度过高而引起叶片的自燃等，影响风机的工作安全性能。

因此，如何提高风机中检测叶片结冰状况的检测可靠性，从而能够及时除冰，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风力发电机组的叶片除冰系统，其能够较为准确地检测和判断出叶片的结冰程度，具有较高的检测可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述叶片除冰系统的风力发电机组。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组的叶片除冰系统，包括图像检测元件、控制元件和除冰元件；

所述图像检测元件用于实时检测所述风力发电机组的叶片的结冰状况，并将所述结冰状况转换成图像信号；

所述控制元件用于接收所述图像信号，并根据比较所述图像信号和预定图像信号，控制所述除冰元件的动作；

所述除冰元件用于在所述控制元件的控制下清除所述叶片上的冰层。

优选地，所述图像检测元件包括摄像头。

优选地，所述摄像头安装于所述叶片上，且与所述叶片同步转动。

优选地，所述摄像头上安装有清洁器。

优选地，所述除冰元件包括至少一个微波加热装置。

优选地，所述除冰元件包括至少一个激振装置。

优选地，所述激振装置的激振频率在所述叶片的冰层自振频率的95％至105％之间。

优选地，所述叶片包括前段、中间段和后段，所述除冰元件安装于所述中间段。

优选地，还包括动力元件，所述除冰元件在所述动力元件的驱动下沿所述叶片的长度方向运动。

优选地，所述叶片上安装有温度传感器和报警元件；所述温度传感器实时检测所述叶片表面的温度，并将检测到的温度信号传送至所述报警元件，当所述叶片表面的温度高于预定温度值时，所述报警元件报警。

本发明还提供一种风力发电机组，包括上述任一项所述的叶片除冰系统。

本发明所提供的用于风力发电机组的叶片除冰系统，包括图像检测元件、控制元件和除冰元件；其中，图像检测元件用于实时检测所述叶片的结冰状况，并将所述结冰状况转换成图像信号；控制元件用于接收所述图像信号，并根据所述图像信号和预定图像信号控制所述除冰元件的动作；除冰元件用于在所述控制元件的控制下清除所述叶片上的冰层。这样，图像检测元件将检测到的图像信号传输至控制元件，控制元件接收到图像信号后，与预定图像信号相比较，通过接收到的图像信号与预定图像信号的匹配程度，判断叶片的结冰状况，图像信号的精确程度较高，从而保证了结冰问题的及时发现，图像信号的误差较小，从而提高了结冰状况检测的可靠性。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的除冰元件包括至少一个微波加热装置，当判断出风机叶片结冰时，启动微波加热装置，微波加热装置发射微波，微波具有较强的穿透性，能够与冰层中的水分子发生共振而产生热量，从而使得冰层与叶片分离，以实现除冰的目的。微波加热装置直接与冰层发生反应，除冰过程中不会使叶片的温度过度升高，从而保护了叶片免受加热造成的伤害；同时穿透叶片直接与冰层发生作用，也节约了能量，提高了能量的利用率。