一种基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置的制作方法

1.本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置及风力发电机组。


背景技术：

2.面对人口日益增多的压力，人们越来越关注能源问题，风能、太阳能等新能源正在逐渐成为人们解决能源问题的重要方式，而且风力发电是当下新能源发电的主流趋势，运用技术成熟，安装地区广泛。
3.对于安装在寒冷地区的风力发电机组来说，风机叶片上覆霜、覆雪是影响风力发电机组安全运行的主要因素之一。当风机叶片上大量覆霜、覆雪时，风机的转速降低，从而导致风电机组的输出功率减少；而且当叶片上大量覆雪时，还会出现风机停转的情况，同时也存在风机叶片折断的可能性，进而影响电网系统的安全稳定运行。
4.目前，还没有成熟的风机叶片除雪技术，针对风机叶片上大量覆雪的风机发电组，工作人员只能采用停机处理。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是提供一种基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置及风力发电机组，解决了风机叶片覆雪和现有的风机叶片除冰效果差的问题，保证风机安全、稳定、高效的运行。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：
7.一种基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置，所述风机叶片装置包括风机叶片、蓄电池、碳纤维发热束和固定安装件，所述固定安装件将碳纤维发热束固定在风机叶片的内壁上，所述碳纤维发热束的首尾两端分别和蓄电池连接，形成回路。
8.所述碳纤维发热束呈不闭合的环状沿风机叶片的边缘设置。
9.所述固定安装件采用扣环，安装简单方便。
10.所述扣环包括固定部和活动部，所述固定部位于碳纤维发热束的外侧，所述活动部位于碳纤维发热束的内侧。可减少碳纤维发热束掉落的风险。
11.所述碳纤维发热束包括内芯、一次绝缘层和二次绝缘层，所述一次外绝缘层涂覆在内芯的外表面上，所述二次绝缘层涂覆在一次绝缘层的外表面上。两层绝缘层可避免内芯发生短路的情况。
12.所述内芯由多条碳纤维发热丝整合而成。其优点有高强度、高模量、耐高温、耐磨、抗疲劳、抗蠕变、导电和导热等优异性能。它可减轻构件重量，从而提高了构件技术性能，且通电后升温迅速。
13.所述一次绝缘层采用铁氟龙涂覆得到。
14.所述蓄电池采用铅酸免维护蓄电池，可提供方向不变的电场，作用是使碳纤维发热束中的大量微晶体，即碳晶分子团，在电场的作用下，进行“布朗运动”，碳晶分子团之间
相互，摩擦和碰撞，产生大量热能，从而实现“电能
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热能”的转换。碳纤维发热束的表面与紧贴碳纤维发热束的物体或空气形成温差，这样，就会把碳纤维发热束中产生的热量传递给风机叶片，而且该蓄电池为独立电源，能够避免受外界断电的影响。
15.所述风机叶片为空心玻璃钢叶片。
16.所述碳纤维发热束和蓄电池之间设有一号导线，所述一号导线上设有开关按钮，在风机叶片上不覆雪、覆冰和覆霜时，即可断开整个回路，避免能源浪费。
17.所述风机叶片装置还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板和蓄电池之间设有二号导线进行连接并形成回路，所述太阳能电池板可持续为蓄电池进行供电。
18.所述风机叶片装置还包括稳压装置，所述稳压装置设于二号导线上。考虑到太阳能电池板只在有光照的时候才能产生电能，而且光照的强度会有起伏，通过稳压装置可以使蓄电池得到稳定的供电。
19.所述稳压装置采用直流稳压电路原理设计而成。
20.一种风力发电机组，所述风力发电机组包含风机叶片装置。
21.所述风力发电机组包括底座机舱，所述蓄电池安装在底座机舱中。考虑到停机安装成本较高，可以在风力发电机组出厂前进行安装，并且将开关按钮也一并安装在底座机舱中。
22.本发明利用碳纤维导电发热的原理，进行风机叶片的除霜、除雪、除冰，通过将碳纤维发热束固定在风机叶片内壁，减少了风机叶片施工安装的难度，在保证风机叶片空气流动性高效的前提下，通过碳纤维发热束紧贴风机叶片内壁一圈达到充分除雪的效果，同时，碳纤维发热束转换效率高，其电能与热能的转换率达98％以上，使用寿命长达5年，具有耐磨、耐腐蚀、抗蠕变等优良性能，从而提高了总体的经济性和运行的稳定性。
23.基于上述原因，研究碳纤维导电发热的原理来除雪，这对于风机的安全经济、高效运行具有重要意义，而且可以达到绿色环保、节能高效的目的，而且该也可以上述的发明构思将碳纤维应用到变压器、高速公路、机场，甚至常见的屋顶等诸多需要进行除雪、除冰和除霜的地方。
附图说明
24.图1为本发明基于碳纤维导电发热的风机叶片除雪装置的结构示意图；
25.图2是本发明碳纤维发热束的内部结构示意图；
26.图3是稳压装置的基本原理设计图。
27.图中标号：1
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风机叶片；2
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碳纤维发热束；3
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一号导线；4
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蓄电池；5
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扣环；6
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开关按钮；7
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二次绝缘层；8
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一次绝缘层；9
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内芯；10
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太阳能电池板；11
‑
稳压装置。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
29.实施例
30.如图1所示，一种基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置，包括风机叶片1、蓄电池4、碳纤维发热束2、扣环5、一号导线3、太阳能电池板10、稳压装置11和开关按钮6，扣环5将碳纤维发热束2固定在风机叶片1的内壁上，扣环5包括固定部和活动部，碳纤维发热
束2呈不闭合的环状沿风机叶片1的边缘设置，固定部位于碳纤维发热束2的外侧，活动部位于碳纤维发热束2的内侧，碳纤维发热束2的首尾两端分别通过一号导线3和蓄电池4连接，形成回路，开关按钮6设置在其中一个一号导线3上，太阳能电池板10和蓄电池4之间设有二号导线进行连接并形成回路，稳压装置11设置在二号导线上。其中，蓄电池4采用铅酸免维护蓄电池，风机叶片1为空心玻璃钢叶片。
31.如图2所示，碳纤维发热束2包括内芯9、一次绝缘层8和二次绝缘层7，一次外绝缘层涂覆在内芯9的外表面上，二次绝缘层7涂覆在一次绝缘层8的外表面上，内芯9由多条碳纤维发热丝整合而成，一次绝缘层8采用铁氟龙涂覆得到。
32.稳压装置11采用直流稳压电路原理设计而成，基本原理设计图如图3所示(将图3中位于上方的导线命名为上导线，位于下方的导线命名为下导线)，采用两个三极管，分别为q1和q2，采用五个电阻，分别为r1、r2、r3、r4和r5，r1、r2、r3和r5为定值电阻，r4为可调节电阻，采用一个二极管，为d1，r3、r4和r5进行串联，r2和d1串联，q2的第一个触点设于r4和r5之间，第二个触点和r2共同和d1的触点连接，q2的第三个触点和r1连接(即r1 q2和r3 r4并联后再和r5串联，为位于上导线和下导线之间的一号支路)(并且r1和r2均有一端设置在上导线上，并且分别位于q1的两个触点两侧)，d1的另外一个触点和下导线连接(即r2和d1串联成位于上导线和下导线之间的二号支路)，q1的两个触点均和上导线连接，剩余一个触点和电容器连接，且和电容器形成位于上导线和下导线之间的三号支路。
33.本实施例还提供一种包含基于碳纤维导电发热的可除雪的风机叶片装置的风力发电机组，风力发电机组包括底座机舱，蓄电池4和部分一号导线3及开关按钮6安装在底座机舱中，一号导线3和碳纤维发热束2的连接处靠近风力发电机组的转轴中心，避免当整个风机叶片进行旋转时，一号导线出现卷绕的情况，也能够避免一号导线长度过长，造成材料浪费的情况。风力发电机组其他构件的设置参照现有设备进行设置和连接即可。
34.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。