1.本实用新型涉及的是防冰除冰系统领域，具体涉及一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统。
背景技术：
2.风电作为新型绿色能源一直受到国家高度重视，截止2020年底，全国累计风电装机达2.81亿千瓦，稳居全球第一。然而，中国有大量风场位于易遭覆冰影响的北方高寒地带和中南部山区，冰冻现象对发电量、电网调度和运行可靠性产生一定程度的影响，甚至引发严重的安全事故。目前，市面上多采用单一的防冰除冰技术，却未能解决覆冰难题。
3.综上所述，本实用新型设计了一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统。
技术实现要素：
4.针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题
5.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，包括防冰涂层和超声波换能器，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层，所述的超声波换能器采用压电陶瓷。
6.作为优选，所述的超声波换能器之间的空隙处也设置有防冰涂层。
7.作为优选，所述的超声波换能器的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器。所述的超声波换能器连接电源正负极。
8.作为优选，所述的防冰涂层采用核壳结构聚合物乳液防冰体系.
9.风电机组叶片涂层与超声波联合防冰除冰流程如下：在极端结冰情况，利用结冰检测传感器实时监测覆冰厚度，当覆冰厚度超过一定阈值时，结冰检测系统给超声波plc控制器发布启动除冰信号，超声波发生器控制叶片表面压电陶瓷起振，叶片表面的高频超声波引起固体介质的振荡，在界面产生剪切力，结合涂层减低冰粘附强度的作用，可大幅降低超声波换能器的功率消耗，提高除冰效率。
10.本实用新型是一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，压电陶瓷产生的超声波引起固体介质的高频振荡，在叶片表面与冰层的结合面产生很强的剪切力，使冰层产生微裂纹和很薄的水膜，同时采用超低冰粘附的涂层大幅降低叶片表面与冰的粘附强度，使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。
11.本实用新型的有益效果：本实用新型的系统结构设计合理，使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
13.图1为本实用新型的系统结构图；
14.图2为本实用新型的超声波换能器的分布示意图；
15.图3为本实用新型的超声波除冰系统控制逻辑图。
具体实施方式
16.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
17.参照图1
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3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，包括防冰涂层1和超声波换能器2，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器2，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层1，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层1，所述的超声波换能器2采用压电陶瓷。
18.所述的超声波换能器2之间的空隙处也设置有防冰涂层1。
19.所述的超声波换能器2的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器。
20.所述的防冰涂层1采用核壳结构聚合物乳液防冰体系。
21.一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统流程如下：在极端结冰情况，利用结冰检测传感器实时监测覆冰厚度，当覆冰厚度超过一定阈值时，结冰检测系统给超声波plc控制器发布启动除冰信号，超声波发生器控制叶片表面压电陶瓷起振，叶片表面的高频超声波引起固体介质的振荡，在界面产生剪切力，结合涂层减低冰粘附强度的作用，可大幅降低超声波换能器的功率消耗，提高除冰效率。
22.本具体实施方式的涂层辅助超声波联合除冰系统包括防冰涂层和超声波除冰装置。风电机组叶片前缘覆冰较为严重，从叶尖到叶片中段前缘覆冰量呈现逐渐增多的规律，因此针对前缘采用超声波和涂层结合的方式除冰，针对后缘次严重覆冰区域采用超低冰粘附涂层防冰。
23.本具体实施方式的超声波换能器分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器，可最大程度提高除冰效率和降低成本。叶片前缘相邻两组超声换能器之间的空白区域同样涂覆超低冰粘附涂层。
24.前缘严重覆冰区域采用超声波技术除冰，剩余次要覆冰区域采用涂层防冰。轻、中覆冰情况主要依靠涂层防冰，针对严重覆冰情况，采用涂层和超声波结合除冰技术。防冰涂层采用核壳结构聚合物乳液防冰体系，结冰之前，利用涂层表面微纳结构中滞留的空气促进水滴的反弹以及冷凝水液滴合并引发自移动来防冰。当发生结冰时，涂层微纳结构中的亲水壳中所含的亲水基团能够进一步吸水，而后形成极薄的一层水溶液，该水溶液具有较低的冰点，使涂层的表面形成不结冰的水膜，使叶片表面的冰层在较低剪切力下即可除去。
25.本具体实施方式是一种涂层与超声波联合防冰除冰系统，压电陶瓷产生的超声波引起固体介质的高频振荡，在叶片表面与冰层的结合面产生很强的剪切力，使冰层产生微裂纹和很薄的水膜，同时采用超低冰粘附的涂层大幅降低叶片表面与冰的粘附强度，使冰
层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。
26.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：
1.一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，风电机组叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，包括防冰涂层(1)和超声波换能器(2)，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器(2)，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层(1)，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层(1)，所述的超声波换能器(2)采用压电陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，所述的超声波换能器(2)之间的空隙处也设置有防冰涂层(1)。3.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，所述的超声波换能器(2)的分布规律：叶尖前缘严重覆冰区域布置较多数量的超声波换能器，叶根部和叶尖前缘部分次严重覆冰区域布置较少数量的超声波换能器；所述的超声波换能器连接电源正负极。4.根据权利要求1所述的一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，其特征在于，所述的防冰涂层(1)采用核壳结构聚合物乳液防冰体系。
技术总结
本实用新型公开了一种叶片涂层与超声波联合防冰除冰系统，它涉及防冰除冰系统领域。包括防冰涂层和超声波换能器，风电机组叶片前缘中部设置有超声波换能器，风电机组叶片前缘的两侧为防冰涂层，风电机组叶片后缘全部为防冰涂层，所述的超声波换能器采用压电陶瓷。本实用新型使冰层在自然风力、叶片振动、超声波的联合作用下很容易除去。该除冰系统具有低能耗、除冰效率高、稳定性好，适用范围广的优点，可解决轻、中、重覆冰难题。重覆冰难题。重覆冰难题。
技术研发人员：李存义 朱志成 韩毅平 李筑新 黄大金 龚伟 李嘉鑫 帖超敏 王海东
受保护的技术使用者：中能电力科技开发有限公司
技术研发日：2021.06.21
技术公布日：2021/12/7
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