[发明专利]风力发电机叶片、风力发电机以及叶片除冰系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机叶片、风力发电机以及风力发电机组的叶片除冰系统。

背景技术

风力发电是目前产业化进展迅速的一种绿色环保的能源产生方式。随着风电的迅速发展，各种环境特殊的风能市场也被开辟出来，比如有些区域冬季温度较低，空气中湿度大，比较容易结冰。叶片结冰后载荷增大，叶片气动性能变差，这些对机组的安全以及功率都有很大的影响，严重时可能会导致风机长时间停机或使叶片受损而减少使用寿命。因此解决叶片结冰的问题，意义重大。

现有技术中已经提出了多种除冰技术。例如，公告号为CN201363233的发明提出了一种防结冰型风力发电机组风轮叶片。该专利采用了在叶片中间或者表面层全面积铺设电阻器来加热的方案，即，将叶片的壳体做成多层结构，由外表面向内，第一层为风机叶片壳体外形面上的一层玻璃钢层，第二层为由电阻器组成的电阻器层，第三层至内腔为玻璃钢层；或者由外表面向内，第一层为装置在叶片表层的电阻器所组成的电阻器层，第二层至内腔为玻璃钢层。电阻器与玻璃钢之间采用树脂粘接剂将两者粘为一体。当叶片在低温且湿度较大的环境中运行或静止时，对电阻器接通电源，使电阻器发热，热量通过与玻璃钢层之间产生热传递来提高叶片表面的温度，从而解决结冰问题。

公告号为CN102003353B专利提出了一种大型风力发电机叶片除冰方法。该专利的除冰方法采用结冰探测器采集叶片上的结冰信号，根据结冰程度来启动空气加热系统进行除冰；同时，叶片表面上还设置有液态水含量探测器，液态水生成速率大于零时，启动变浆和偏航系统，使叶片振颤并抖掉熔化的冰层。

上述除冰方式虽然都在一定程度上实现了除冰目的，但是都不同程度地存在问题。对于公告号为CN201363233的专利，当电阻器布置在叶片的表面上时，雷击风险非常大；当电阻器布置在中间层时，由于玻璃钢的导热率很低，热量传达到叶片表面需要的能耗很大；并且，整个叶片加热过程无法控制，会导致未结冰时而加热的错误操作以及加热如何停止的失控等问题。对于公告号为CN102003353B的专利，除冰方式是通过对叶片内腔输送热空气来提高叶片表面温度，同样存在玻璃钢导热效率低而从叶片空腔内部向外部传热的速度慢，除冰效果不理想的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机叶片、风力发电机以及叶片除冰系统，不仅可以自动高效地除去叶片表面的冰层，且可以有效防止潜在的雷击风险，安全性和可靠性更高，成本更低。

根据本发明的一方面，提供了一种风力发电机叶片，所述叶片包括导热元器件，导热元器件设置在叶片前缘外层，所述叶片的叶尖处设置有叶尖接闪器，导热元器件的外层覆盖有雷电传导层，雷电传导层与叶尖接闪器连接并与叶片内腔中的防雷引下线连接。

所述雷电传导层可为铺设在叶片的外层的铜网。根据本发明的一方面，提供了一种风力发电机，所述风力发电机包括叶片和导热元器件，其特征在于，所述叶片的叶尖处设置有叶尖接闪器，导热元器件设置在叶片前缘外层，导热元器件的外层覆盖有雷电传导层，雷电传导层与叶尖接闪器连接并与叶片内腔中的防雷引下线连接。

其中，所述雷电传导层为铺设在叶片的外层的铜网。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组的叶片除冰系统，其特征在于，所述叶片除冰系统包括：除冰系统，所述除冰系统包括设置在叶片前缘外层的导热元器件；结冰检测系统，所述结冰检测系统包括设置在机舱罩上的结冰检测器；环境检测系统，所述环境检测系统包括设置在机舱罩上的温度和湿度传感器；机组异常判断系统，所述机组异常判断系统检测风力发电机组是否存在异常运行情况；叶片表面温度传感器，设置在叶片表面上；雷电防护系统，包括设置在叶尖处的叶尖接闪器和铺设在导热元器件外层的雷电传导层；除冰控制系统，所述除冰控制系统接收结冰检测系统、环境检测系统、机组异常判断系统、叶片表面温度传感器的检测结果，根据检测结果控制除冰系统是否进行除冰操作以及是否停止除冰操作。

其中，所述雷电传导层外部可设置有玻璃钢加固层。

其中，所述雷电传导层可为铺设在导热元器件外层的铜网，所述铜网与叶片内腔中的防雷引下线连接。

其中，所述雷电防护系统还可包括设置在叶片中部的叶身接闪器。