[实用新型]一种外置式微波除冰装置

说明书

本实用新型提供了一种外置式微波除冰装置，外置式微波除冰装置包括移动机构和加热机构，所述加热机构设置在所述移动机构上，通过移动机构使加热机构沿风力发电机塔筒的外壁上下移动，加热机构配置有伸展臂和变形臂，伸展臂用于将变形臂推送到叶片附近或抽离叶片表面，变形臂上设置有摄像头和微波发射装置，通过摄像头观察叶片表面的积冰情况，并适时开启微波发射装置对叶片表面积冰区域进行加热，除冰过程采用自上而下的除冰方式使得除冰效果彻底，有效保证了冬季风力发电机的运行安全及运行效率。

技术领域

本实用新型属于水平轴风力发电机领域，涉及一种水平轴风力发电机叶片的除冰装置，尤其涉及一种外置式微波除冰装置。

背景技术

风能作为一种可再生的清洁能源，具有极大的开发潜力和价值，已受到世界范围内的广泛关注。水平轴风力发电机是将风能转换为电能的设备，通常由转子叶片，发电机和塔筒三大部分组成。风在流过具有一定气动外形的转子叶片时，叶片的迎风面和背风面会形成压差，推动叶片绕中心轴转动，带动发电机转动并输出电能。叶片的气动外形直接影响风流经叶片时产生的推力大小，进而影响发电效率。

风力发电机在自然环境中运行，在寒冷季节雨雪天气中，叶片表面会出现结冰。叶片表面结冰后，气动外形会发生改变，导致发电效率降低，同时增加叶片及机组载荷。结冰量较大时，甚至需要停机来保证叶片及机组安全，减少机组发电量和收益。

多年来，水平轴风力发电机叶片表面除冰一直是行业研究的热点。研究得比较多的方法有以下几种：1)电加热除冰，通常是在叶片前缘铺设电加热材料，通电加热来达到防结冰和除冰的效果；2)空气加热除冰，通常是在叶片内部通过热风机，输送热循环风来加热叶片某一局部或通体加热；3)超声波除冰，是在叶片内部布置超声波发射装置，通过共振除去叶片表面的覆冰；4)溶剂除冰，通过在叶片表面喷洒除冰剂来除去叶片表面覆冰；5)膨胀法除冰，在叶片前缘布置可充气的弹性“袋”，叶片表面结冰时，通过充气使“袋”膨胀，裂开叶片表面冰块；6)振动除冰，通过风轮的加速和减速转动抖落叶片表面的冰块。

上述现有水平轴风力发电机叶片表面的除冰装置及方法，一定程度上均存在除冰效果并不理想、不能完全除去叶片表面覆冰的问题。比如振动除冰，当冰块牢固粘结在叶片表面时，可能难以通过风轮的加速或减速转动来抖落冰块，此外该方法，可能只能抖落叶片局部位置的冰块，叶片表面仍会有冰块残留。再比如超声波除冰的方式，也难以实现整个叶片表面的除冰，且除冰后可能会有冰残留。此外，其他除冰的方法只是除去叶片表面局部的覆冰，如电加热除冰，一般很难做到在整个叶片表面或内部铺设电加热材料，如果是整体铺设，加热需要消耗的电能也会非常大，难以实现。故而一般是加热最容易出现结冰的叶片前缘区域。只加热叶片前缘区域的问题是，在寒冷的天气中，融化的冰变成水后流向叶片其它区域很可会再次结冰，难以达到完全除冰的效果，另一方面只在叶片前缘区域布置电加热材料，叶片其它区域结冰后无法通过电加热的方式除冰。电加热除冰，还需要考虑的问题是防雷和前缘防护，叶片前缘防的腐蚀会损伤电加热材料，使得电加热除冰的效果难以持续，可能需要经常维护。膨胀法除冰，也只适用于叶片前缘表面的除冰，叶片其它区域的冰块无法通过此方式来除去。有些除冰的方法能耗比较高，除冰效率低，比如空气加热除冰，因构成叶片的复合材料导热性差，在叶片内腔通热循环风，热量从叶片内表面传递到外表面需要较长的时间，热量利用率低。而如果仅对叶片前缘区域加热，达不到叶片整体除冰的效果。此外，溶剂法除冰，需要人工操作或采用无人机进行操作，此种方式劳动强度大，除冰效果难有保证，且部分融冰剂对环境有污染。这些方法中，设置在叶片内部的除冰系统(如电加热除冰、空气加热除冰和超声波除冰)，因在叶片内部，维护极不方便，一旦出现故障就可能失效。

实用新型内容