[发明专利]风力发电机组热交换除冰系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种风力发电机叶片除冰系统。

背景技术

随着全球环境问题和能源危机的日益严重，清洁能源越来越受到各国的重视。风能作为一种可再生能源蕴藏量巨大，分布面广，具有很大开发利用潜力。

风力发电机组是将风能转化为电能的装置，风能经过风轮叶片时推动叶片转动，叶片转动又带动轮毂、主轴转动，主轴转动将动力输入齿轮箱，齿轮箱经过增速后，将转矩传递给发电机，带动发电机转子转动，从而产生电能。齿轮箱、发动机和变频器设置在机舱罩内，而齿轮箱、发动机和变频器主要依靠风力发动机冷却系统进行冷却，风力发动机冷却系统主要依靠循环水进行冷却，通过水泵将经过散热器冷却后的水输入变频器冷却装置、发电机冷却装置和齿轮箱冷却装置内与变频器、发电机和齿轮箱进行热交换，换热后的水又通过管道流入散热器内散热冷却。在风机的运行过程中，叶片起到一个捕捉风能的作用。叶片捕捉风能的大小，直接影响风力发电机的风电能力和发电量。因此，一个最优化的叶片翼形，能最大限度地提高风能的使用率。然而在一些高纬度的风场，当风场的气温降到零度以下时，风力发电机叶片上可能就会结冰，冰附着在叶片上改变了叶片翼形，不仅影响了叶片的气动性能，降低了风力发电机系统的发电效率，还增加了整个风力发电机系统的动静载荷，对整机强度和稳定性产生更为不利的影响。因此检测并及时除去风机叶片上的结冰，对于保证风力发电机系统的正常高效运行有着极为重要的意义。

现有技术中，对叶片进行除冰的方法主要有两种：一种为颤抖除冰的方法；另一种是使用热空气对叶片进行加热，融化叶片上结冰，达到除冰的目的。

例如，丹麦维斯塔斯风力系统有限公司申请的专利，公开号101821500A公开的“用于给风轮机的叶片除冰的方法、风轮机及其使用”，采取在风力发电机停机后叶片除冰的方法，即通过叶片变桨电机使叶片加速变桨后减速形成的冲击抖掉叶片上的结冰。该方法在叶尖部分振幅最大，但叶根部分振幅最小，虽可以除去叶片上的一些结冰，但叶根部分的结冰不易被抖掉，所以不能保证完全除去叶片上结冰；同时，这种加速、减速状态形成很大的冲击载荷，对整个风力发电机系统造成冲击，有可能造成相关零部件的损坏，降低风力发电机组的安全性和可靠性。

又如，美国通用电气公司申请的专利，公开号1727673公开的“用于除去翼型或转子叶片上的冰的方法和装置”，该方法通过用装在风力发电机叶片上的加热装置加热空气，再用鼓风机将热空气输送到叶片内的通风道内，通过热空气加热叶片，以达到除冰的目的。该方法虽可以加热叶片以除去结冰，但是热空气的加热完全通过电阻丝加热，不仅耗电量大，而且极不安全，因为叶片的材料一般为布、树脂、木材、碳纤维等材料，如果加热系统失火，可能立即引起叶片的燃烧，导致整个风机系统烧毁等严重灾难。

发明专利内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种节约能源，安全性和可靠性更高的风力发电机组热交换除冰系统。

本发明提供的风力发电机组热交换除冰系统，包括三通电磁阀、水泵、制冷机、用于收集制冷机制冷时排出热量的热能收集装置、辅助加热装置、增压器、控制器、设置在叶片通风道内的温度传感器Ⅰ、设置在叶片上的结冰传感器以及检测叶片外温度的温度传感器Ⅱ；

所述三通电磁阀的第一出水口通过管道与散热器的进水口连通，散热器的出水口通过管道与水泵的进水口连通；所述水泵的出水口通过管道分别与变频器冷却装置、发电机冷却装置和齿轮箱冷却装置的进水口连通；所述变频器冷却装置、发电机冷却装置和齿轮箱冷却装置的出水口通过管道与三通电磁阀的进水口连通；三通电磁阀的第二出水口通过管道与制冷机的进水口连通，制冷机的出水口通过管道与水泵的进水口连通；

所述热能收集装置的热能输出端通过管道与辅助加热装置的进气口连通，辅助加热装置的出气口通过管道与增压器的进气口连通，增压器的出气口通过管道与叶片内的通风道连通；

所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和结冰传感器的信号输出端连接控制器，控制器的控制信号输出端分别与三通电磁阀、制冷机、辅助加热装置和增压器连接。