一种风力发电机叶片防冻装置的制作方法

1.本实用新型属于新能源风力发电应用领域，具体属于一种风力发电机叶片防冻装置。


背景技术：

2.风电能源在高原、寒冷、山脊、山顶的资源尤为丰富，有着巨大的开发价值，但是这些地方海拔高、湿度大、温度低，可能大家会觉得它大部分时间都在转动，雨水、冰雪不易在上面覆着，其实不然，我们的风机发电风机在零摄氏度或者零度以下的低温条件下运行时，一旦遇到潮湿空气、盐雾、雨水、冰雪等，甚至是遇到过冷却水滴时，叶片上就会发生冻冰、结冰现象，然后覆冰层会逐步生长、变厚。结冰对叶片气动性能受结冰影响，一方面会导致叶片过载、叶片荷载分布不均，进而造成持续产出的风能受到较大的影响，另一方面，当叶片在旋转过程中，极易出现冰块脱落引起的运营事故。对于风力发电叶片，风机叶片覆冰后，会给我们带来很大的危害。
3.目前风电叶片除冰主要是涂层除冰，涂层除冰是通过减弱覆冰与涂层表面之间的粘结力来实现叶片除冰。然而研究发现疏水性只是目前可预见的抗冰属性的决定因素之一，而且这种涂层未必是防结冰涂层，涂料具有强疏水性并不代表涂层表面不易结冰、结霜。目前国内多采用水接触角测试来表征防结冰涂料性能优劣，该方法具有局限性，真实环境下叶片结冰情况复杂，水接触角一个因素无法全面评价叶片涂料耐结冰性能。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种风力发电机叶片防冻装置，可以实时、全面、长久保护风机叶片不受极端天气(雪、尘)的侵害功能。本实用新型具有远程操控 (无人工)、方便快捷、保护到位，可重复使用节约成本等特点，提供一种更加高效、实用的风电机组叶片积雪的解决方案。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种风力发电机叶片防冻装置，包括风力发电系统和升降遮挡系统；
7.所述风力发电系统用于将风能转化为电能；所述升降遮挡系统设置在风力发电系统的叶片上，用于遮挡雨雪；
8.所述升降遮挡系统包括上下固定圈、滑道槽、滚轮、遮挡布、直流电动机和升降绳；所述上下固定圈包括上固定圈和下固定圈；所述上固定圈和下固定圈分别设置在叶片的上下两端；
9.所述上固定圈和下固定圈之间设置有滑道槽，所述滑道槽内部设置有滚轮，滚轮与滑道槽之间滑动连接；
10.所述滚轮与遮挡布相连接；遮挡布在初始状态在下固定圈上端叠压一起；所述上固定圈处设置有直流电动机，电动机的输出轴连接升降绳，升降绳与滚轮穿扣连接。
11.优选的，还包括储能供能系统，所述储能供能系统用于将风力发电机组的电能进
行存储，并为升降遮挡系统提供电能。
12.优选的，所述风力发电系统包括叶片，轮毂，机舱，塔筒、基础和线缆；
13.所述机舱内部设置有齿轮箱、第一转轴、第二转轴和发电机；
14.所述第一转轴的两端连接轮毂和齿轮箱，齿轮箱的输出端与第二转轴连接，第二转轴和发电机相连；当风带动叶片、轮毂转动后，联动带着第一转轴、齿轮箱、第二转轴转动，带动发电机转动发电，发出的电通过线缆传输至电网侧发电；所述塔筒和基础用于支撑固定发电机发电主体结构。
15.进一步的，所述储能供能系统包括储能电池、继电器和逆变器；
16.所述储能电池设置在塔筒内部基础上，继电器连接在发电机输出线路上，逆变器连接在继电器和储能电池之间，将发电机发出的交流电变成直流电。
17.优选的，所述上固定圈与叶片顶尖焊接连接，下固定圈与叶片底部焊接连接。
18.优选的，所述下固定圈内部设有加热丝。
19.优选的，还包括止位开关，所述止位开关设置在滑道槽内；所述止位开关为电控弹簧止位开关，止位开关包括回复弹簧和三角金属片，所述回复弹簧穿过滑道槽的侧壁，所述三角金属片固定在回复弹簧的端部用于止位。
20.优选的，所述遮挡布为超强度尼龙布。
21.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
22.本实用新型实现了一种快速、高效的防护风力发电叶片的装置，保证了风机发电机组不受恶劣天气的影响，提高叶片寿命，提高全生命周期发电量，具有很好的经济性。本装置可重复多次使用，减少了购买防护设备费用，减少了开支。免去人工现场除冰维护，降低运维成本。
23.本实用新型公开了一种风力发电机叶片防冻装置包括风力发电系统、升降遮挡系统和储能供能系统。其中，风力发电系统用于将风能转化为电能并网发电或为本实用新型装置储能供能系统提供电能；升降遮挡系统安装在风力发电系统的叶片上，用于升降防护装置来遮挡雨雪对叶片侵袭。储能供能系统将风力发电机组发出多余不能消纳的电能进行存储，并按控制指令为升降遮挡系统提供电能。本实用新型具有远程操控、方便快捷、保护到位，可重复使用节约成本等特点，为风电场提供一种更加高效、实用的风电机组叶片积雪的解决方案。
附图说明
24.图1为本实用新型一种风力发电机叶片防冻装置整体结构示意图。
25.图2为本实用新型升降遮挡系统结构示意图。
26.图3为本实用新型止位开关结构示意图。
27.附图中：1为风力发电系统，2为升降遮挡系统，3为储能供能系统，1-1为叶片，1-2为轮毂，1-3为机舱，1-4为塔筒，1-5为基础，1-6为线缆，1-7为齿轮箱、1-8-1为第一转轴、1
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8-2为第二转轴、1-9为发电机、2-1为固定圈、2-1-1为上固定圈、2-1-2为下固定圈、2-2为滑道槽、2-3为滚轮、2-4为遮挡布、2-5为电动机、2-6为升降绳、2-7为加热丝、2-8为止位开关、3-1为储能电池、3-2为继电器、3-3为逆变器。
具体实施方式
28.下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
29.实施例
30.参照附图1，本实用新型设计一种用于风力发电机叶片防冻装置，包括风力发电系统1、升降遮挡系统2和储能供能系统3。其中，风力发电系统1用于将风能转化为电能并网发电或为本实用新型装置储能供能系统3提供电能；升降遮挡系统2安装在风力发电系统1的叶片上，用于升降防护装置来遮挡雨雪对叶片侵袭。储能供能系统3将风力发电机组发出多余不能消纳的电能进行存储，并按控制指令为升降遮挡系统2提供电能。
31.具体来说，风力发电系统1包括叶片1-1，轮毂1-2，机舱1-3，塔筒1-4、基础1-5和线缆 1-6。机舱1-3内部包含齿轮箱1-7、第一转轴1-8-1、第二转轴1-8-2和发电机1-9。第一转轴 1-8-1为低速转轴，第二转轴1-8-2为高速转轴；第一转轴1-8-1的两端连接轮毂1-2和齿轮箱 1-7，齿轮箱1-7的输出端与第二转轴1-8-2连接，第二转轴1-8-2和发电机1-9相连。当风吹过叶片带动叶片1-1、轮毂1-2转动后，联动带着第一转轴1-8-1、齿轮箱1-7、第二转轴1-8-2 转动，最终带动发电机1-9转动发电，发出的电通过线缆1-6传输至电网侧发电。塔筒1-4和基础1-5用于支撑和固定发电机发电主体结构。
32.参照附图2，升降遮挡系统2包含上下固定圈2-1、滑道槽2-2、滚轮2-3、遮挡布2-4四大部分。上下固定圈2-1通过焊接的方式分别安装在叶片1-1的上下两端，上固定圈2-1-1与叶片顶尖焊接连接安装，下固定圈2-1-2与叶片底部焊接连接安装。在上下固定圈通过设置180 度对称俩滑道槽2-2连接，滚轮2-3在滑道槽2-2内滑动。滚轮2-3与遮挡布2-4粘接连接。遮挡布2-4初始状态在下固定圈2-1-2上端叠压一起。在上固定圈2-1-1处180度对称俩滑道槽顶端分别安装两台直流电动机2-5，电动机2-5的输出轴连接升降绳2-6，升降绳2-6与滚轮 2-3穿扣连接。下固定圈2-1-2内部设有加热丝2-7，遮挡布2-4为超强度尼龙布。
33.参照附图3，在靠近下固定圈2-1-2附近滑道槽2-2内设置有电控弹簧止位开关2-8，止位开关2-8设置在滑道槽2-2内；止位开关2-8为电控弹簧止位开关，止位开关2-8包括回复弹簧和三角金属片，回复弹簧穿过滑道槽2-2的侧壁，三角金属片固定在回复弹簧的端部用于止位。由其结构特点可知，其作用是滚轮2-3可以由叶尖从上向下运动通过此开关，但在不通电的情况下，不能从叶片下端向上端自由运动，防止叶片旋转过程中，当叶尖冲下时，出现该升降遮挡系统2遮挡布2-4脱落情况。当给其通电时，滚轮2-3可以从叶底从下向上拉起通过。
34.参照附图1，储能供能系统3包含储能电池3-1、继电器3-2和逆变器3-3组成。储能电池 3-1安装在塔筒1-4内部基础1-5上，继电器3-2连接在发电机1-9输出线路上，增加一条与储能电池3-1的电力线路，通过后台控制继电器3-2的工作切换状态，可随时切换电流输送线路，为储能电池3-1充电。逆变器3-3连接在继电器3-2和储能电池3-1之间，将发电机1-9发出的交流电变成储能电池3-1可接受的直流电。储能电池3-1的输出分别与两台直流电动机2-5 和加热丝2-7连接，为直流电动机2-5提供动能，为加热丝2-7提供热量。
35.本实用新型的工作具体过程为：
36.升降遮挡系统工作前阶段：初始阶段时，遮挡2-4在下固定圈2-1-2上端叠压一起。滚轮 2-3与遮挡布2-4粘接一起，还与升降绳2-6穿扣连接。当多余的电无处消纳时，远程操
控台给继电器3-2发信号，使发电机1-9发出的电切换对对储能电池3-1充电。
37.升降遮挡系统工作阶段：当风雪来临时，远程操控台对储能电池3-1下指令，让其输出电能使直流电机2-5正转，三个叶片分别达到最上方时，储能电池3-1给止位开关2-8通电，直流电机2-5正向转动带动升降绳2-6提升，则联动滚轮2-3与遮挡布2-4一起运动至最高处后，储能电池3-1停止供电，此时完成了升降遮挡系统2拉升，可在风雪等极端天气下，起到对叶片的保护作用。
38.升降遮挡系统工作后阶段：当风雪过后，远程操控台对储能电池3-1下反指令，让其输出电能使直流电机2-5反转，两台直流电机2-5反向转动带动升降绳2-6降落，联动滚轮2-3与遮挡布2-4一起运动至最低处，即下固定圈2-1-2上端停止供电，此时完成了升降遮挡系统2 降落，此后风力发电机可正常工作。远程操控台再对储能电池3-1下指令，让其给加热丝2-7 提供电能，使加热丝2-7变热，其作用是对覆盖在遮挡布2-4的雨雪进行消冰融化，使整套系统可重复使用。