[发明专利]一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机组领域，涉及一种分区式基于热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰方法及系统。主要用于应对大型风力发电机组在高湿度、低温度的区域运行过程中产生的叶片表面结冰的现象，防止因叶片表面结冰而引起的功率下降和停机以及叶片结冰后的负载对叶片造成损伤，通过除冰系统对叶片加热除冰，提高风力机组的发电量以及保证风机寿命和安全。

背景技术

如今，提高风力发电机组在工作中对恶劣环境的抵抗能力成为了风力机发展的趋势，我国南方多数风电场在冬季、初春都存在结冰现象，尤其是云贵高原、广西、湖北和湖南等地区，空气温度低、湿度大，经常由于风力机叶片表面结冰而导致效率低下和停机，而且，覆冰还会导致叶片翼型几何形状改变导致风轮出现严重的不平衡力矩，急剧极大叶片运行载荷，导致叶片开裂、折断等严重故障，甚至激起整机固有频率，出现倒塌，严重影响了风力发电机组运行安全。因此，解决风力机叶片表面结冰的问题迫在眉睫。

现在存在的防除冰技术主要有增加叶片表面涂层的技术，叶片内腔热鼓风除冰技术和叶片前缘电加热膜铺层除冰技术。传统的叶片内腔热鼓风除冰技术无雷击风险，但加热效率较低，叶片前缘电加热膜铺层除冰技术除冰效率相比内部通热气高，但容易引致雷击。因此，

发明内容

为了克服已有技术为防止因风力发电机组叶片表面结冰而引起的功率下降和停机、甚至带来的叶片开裂、折断和机组倒塌等不足，本发明提供了一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰方法及系统，本发明在保证了系统无雷击的风险下通过缩小加热空间、增加加热分区、增加内部的扰流来提高叶片内腔热鼓风除冰技术的加热效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰方法，所述的除冰方法包括以下步骤：

a)通过结冰探测器探测是否结冰并判定结冰程度；

b)叶根控制柜根据结冰程度判定加热模式，所述的加热模式包括普通加热模式和分区加热模式，普通加热模式是指关闭所有的分区连接副加热区管道并开通各分区之间连接管道；分区加热模式是通过叶根控制柜对相应的管道进行控制达对设定关键结冰区域进行分块快速加热除冰的模式；

c)除冰装置按照叶根控制柜的指令进行开启或关闭相应的连接管道进行加热除冰。

进一步，所述步骤a中，所述的结冰程度包括轻度结冰和重度结冰。辨别轻度或重度结冰的节点根据实际情况对结冰探测器的参数进行设置和修改。

一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰系统，包括结冰探测器、叶根控制柜和除冰装置，所述的结冰探测器安装在机舱上方尾部；所述的叶根控制柜安装于叶根处；所述的除冰装置包括叶根加热装置、主加热区、副加热区和连接管道，所述的叶根加热装置包括加热器、鼓风机、连接加热区连接管道；所述的主加热区是主要的加热区域，位于叶片前缘的区域，所述主加热区的分区按空间均布进行划分；所述的副加热区位于后缘，靠近叶根部分具有回流管道进行循环加热。

进一步，所述的叶根加热装置还包括在桨叶前缘与前腹板处一定位置设置的挡板，所述的连接管道连接加热系统与主加热区。

再进一步，所述的各分区通过管道连接，各分区通过管道与副加热区连接。

更进一步，所述分区内安装有扰流挡板。通过扰流挡板均匀加热分区，增强分区的加热效果。

所述的回流管道成斜圆柱体形靠叶根处逐渐收缩连接管道接在热鼓风机入口。

所述的温度传感器分布于加热器管道出口、主加热区分区1、分区2……分区n、叶尖、副加热区回流管道入口处。

本发明的有益效果主要表现在：采用此除冰系统的设计后，能够有效地实现对叶片前缘和表面有效加热，通过增加入口挡板、回流挡板、分区挡板以及扰流板等装置的优化布置，有效的缩小加热空间、增加了分区加热、增加内部的扰流，在不提高鼓风机的功率基础上能够大幅度提升加热速度，对具体区域进行集中加热，总体上提高加热效率。解决了加热速度慢和加热效率低的问题。可以有效地防止叶片表面发生结冰的问题，保证风力机组在易结冰的环境中正常安全运行和正常发电。

附图说明

图1是本发明一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰系统的实施例结构示意图。

图2是本发明一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰系统的风轮叶片的实施例结构示意图。

图3为本发明一种分区式热鼓风机加热的风力发电机组桨叶除冰方法的整体控制示意图。