一种风电机组叶片除冰装置及方法与流程

1.本发明属于风力发电领域，具体涉及一种风电机组叶片除冰装置及方法。


背景技术：

2.风力发电机通过顶部的叶片将风能转换为动能，从而产生后续的电能。
3.在一些极端恶劣的环境中，叶片表面容易粘附上雨水甚至结冰的现象，叶片结冰会导致转动效率降低，甚至对叶片本体造成损坏，因此，需要进行除冰作业，现有技术中，一般通过采用电加热或者暖气传导的方式将叶片表面进行除冰，但是该类除冰方案均是需要对叶片表面整体进行统一加热，因此对加热的效率要求较高，无法实现高精度集中加热除冰的效果，同时，不同位置除冰效率出现差异后，会导致叶片表面的冰块碎裂，然后向下掉落，巨大的冰块向下砸落具有极高的危险性，容易对底部设备或者动物产生伤害。
4.由此可见，现有的除冰措施，需要对叶片表面整体进行统一加热，无法实现高精度集中加热除冰的效果；不同位置除冰效率出现差异后，会导致叶片表面的冰块碎裂，具有一定的危险性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种风电机组叶片除冰装置及方法，采用本除冰装置能够达到高精度集中加热除冰的效果，并且能够实现从底部到顶部逐层缓慢除冰加热，充分利用了能源，提高了安全性。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：
7.一种风电机组叶片除冰装置，包括升降管道，所述升降管道插设于风电机组叶片的空腔中；
8.所述升降管道上套设有多个用于向风电机组叶片的壳体导热的导热机构；
9.所述空腔内设置有压力仓；所述压力仓内设置有用于封闭压力仓内部环境的封堵机构；
10.所述升降管道的一端位于所述压力仓内，且与所述压力仓形成气体通路，所述升降管道的另一端与外界大气连通；
11.所述升降管道内插设有可沿所述升降管道轴向移动的导热块；
12.所述导热块连接有固定于所述空腔中的动力总成，所述动力总成的传动部件穿过所述压力仓与所述导热块相连。
13.进一步地，所述导热机构包括与所述升降管道相连的导热柱a，所述导热柱a连接有贴紧所述壳体内壁的导热板。
14.进一步地，所述升降管道由多个隔热套筒与多个导热套筒交替拼接组成，所述导热套筒与所述导热机构相连。
15.进一步地，所述动力总成包括电机和固定安装在电机的输出端上的驱动轴，所述驱动轴上设置有两个夹板；所述传动部件采用线缆，所述线缆一端卷绕在两个夹板之间，另
一端穿过所述压力仓与所述导热块相连；所述线缆外表面缠绕有钢丝材料。
16.进一步地，所述压力仓包括顶部挡板、中部挡板和底部挡板，所述升降管道的一端位于中部挡板和底部挡板之间；所述顶部挡板开设有第一通孔，所述中部挡板对应开设有第二通孔；所述压力仓通过第一通孔和第二通孔与所述升降管道形成气体通路。
17.进一步地，所述封堵机构位于所述第一通孔和第二通孔之间，且其直径介于所述第一通孔和第二通孔之间；所述第二通孔的表面覆盖有用于阻挡封堵机构掉落的隔网；所述线缆的另一端依次穿过所述第一通孔、所述封堵机构及所述第二通孔与所述导热块相连。
18.进一步地，所述封堵机构包括隔板和穿插于所述隔板中间的导向套管；所述隔板的表面开设有透气口；所述隔板的边缘处设置有增重环；所述导向套管内壁周向上设置有橡胶层，所述橡胶层的内壁与线缆的表面相贴合；所述导向套管穿过第二通孔并插设于所述升降管道内部。
19.进一步地，所述导热块包括导热柱b和连接在所述导热柱b底部的活塞板，所述导热柱b与所述活塞板之间设置有隔热柱。
20.进一步地，所述导热柱b和所述活塞板均与所述与升降管道的内壁相贴合，且两者的直径相同；所述升降管道的另一端设置有末端开口。
21.一种风电机组叶片除冰方法，基于上述一种风电机组叶片除冰装置，其特征在于，包括：
22.开启动力总成，通过传动部件带动导热块由升降管道的另一端向升降管道的一端沿升降管道做轴向运动，当风电机组叶片运动至最高点时，通过压力仓与封堵机构配合，减缓导热块下落，导热块与导热机构配合向壳体导热，完成除冰。
23.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
24.本发明提供一种风电机组叶片除冰装置，本装置整体设置于壳体的空腔中，因此不会对叶片的转动产生干扰；在除冰过程中，动力总成通过传动部件带动导热块沿升降管道轴向运动，导热块从叶片的末端向根部移动，借助多层导热机构能够缓慢将冰块溶解，冰块之间不会发生碎裂，进而避免大体积冰块向下掉落，提高了对底部设备和动物的保护效果，安全性更高；同时，本装置还设置有压力仓，配合封堵机构，使用过程中，能够使得导热块始终进行缓慢移动，不会由于叶片的转动而产生剧烈震动，提高了除冰的稳定性；本装置原理和结构简单，方便拆装和运维，性价比高，具有良好的推广应用价值。
25.优选地，本发明的导热机构包括导热柱a和贴紧壳体内壁的导热板，这样设计既不影响叶片的转动，也可使得导热效果更佳，提高热传递效率。
26.优选地，本发明的升降管道采用隔热套筒与导热套筒交替拼接，导热套筒实现导热，隔热套筒实现隔热，这样，能够提高了热传递效率，减少热损耗。
27.优选地，本发明的动力总成包括电机和驱动轴，传动部件采用线缆，电机可方便控制线缆的卷绕速度，从而控制导热块的运动速度；同时，在线缆外表面缠绕有钢丝材料，防止线缆造成损坏。
28.优选地，本发明的压力仓包括顶部挡板、中部挡板和底部挡板，压力仓的内部仅通过顶部挡板的第一通孔和中部挡板的第二通孔与外部空间相连通，并与封堵机构配合，当风电机组叶片转动至最高点时，封堵机构堵住第一通孔，使得压力仓的内部气压增大，可减
缓导热块下落速度。
29.进一步优选地，本发明的封堵机构由隔板和导向套管组成，隔板的表面开设有透气口，用于较小空气流量通过，导向套管为隔板提供了导向作用，使得隔板下落刚好堵住第一通孔；在隔板的边缘处设置了增重环，可加快隔板下落速度，使其迅速堵住第一通孔；导向套管内壁周向上设置有橡胶层，并且橡胶层内壁与线缆的表面相贴合，提升了装置的气密性。
30.本发明还提供一种风电机组叶片除冰方法，基于上述风电机组叶片除冰装置，采用本方法能够达到高精度集中加热除冰的效果，并且能够实现从底部到顶部逐层缓慢除冰加热，充分利用了能源，提高了安全性。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的一种风电机组叶片除冰装置的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的一种风电机组叶片除冰装置的侧面剖视图；
33.图3为本发明实施例提供的一种风电机组叶片除冰装置的导热机构部分的结构示意图；
34.图4为本发明实施例提供的一种风电机组叶片除冰装置的压力仓部分的结构示意图；
35.图5为本发明实施例提供的一种风电机组叶片除冰装置的封堵机构部分的结构示意图。
36.附图标记：
37.1、壳体；2、空腔；3、升降管道；4、导热机构；5、末端开口；6、动力总成；7、压力仓；8、导热块；9、导热板；10、隔热套筒；11、导热套筒；12-1、导热柱a；12-2、导热柱b；13、隔热柱；14、活塞板；15、线缆；16、电机；17、驱动轴；18、夹板；19、顶部挡板；20、第一通孔；21、中部挡板；22、隔网；23、封堵机构；24、第二通孔；25、隔板；26、增重环；27、透气口；28、橡胶层；29、导向套管。
具体实施方式
38.为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.本发明提供一种风电机组叶片除冰装置，包括升降管道3，升降管道3插设于壳体1的空腔2中；壳体1即为风电机组叶片的壳体，壳体1形成有空腔2；升降管道3上套设有多个用于向壳体1导热的导热机构4；空腔2内设置有压力仓7；压力仓7内设置有用于封闭压力仓7内部环境的封堵机构23；升降管道3的一端位于压力仓7内，且与压力仓7形成气体通路，升降管道3的另一端与外界大气连通；升降管道3内插设有可沿升降管道3轴向移动的导热块8；导热块8连接有固定于空腔2中的动力总成6，动力总成6的传动部件穿过压力仓7与导热块8相连。
40.具体的导热机构4包括与升降管道3相连的导热柱a12-1，导热柱a12-1连接有贴紧壳体1内壁的导热板9。
41.升降管道3由多个隔热套筒10与多个导热套筒11交替拼接组成，导热套筒11与导热机构4相连。
42.动力总成6包括电机16和固定安装在电机16的输出端上的驱动轴17，驱动轴17上设置有两个夹板18；传动部件采用线缆15，线缆15一端卷绕在两个夹板18之间，另一端穿过压力仓7与导热块8相连；线缆15外表面缠绕有钢丝材料。
43.压力仓7包括顶部挡板19、中部挡板21和底部挡板，升降管道3的一端位于中部挡板21和底部挡板之间；顶部挡板19开设有第一通孔20，中部挡板21对应开设有第二通孔24；压力仓7通过第一通孔20和第二通孔24与升降管道3形成气体通路。
44.封堵机构23位于第一通孔20和第二通孔24之间，且其直径介于第一通孔20和第二通孔24之间；第二通孔24的表面覆盖有用于阻挡封堵机构23掉落的隔网22；线缆15的另一端依次穿过第一通孔20、封堵机构23及第二通孔24与导热块8相连。
45.封堵机构23包括隔板25和穿插于隔板25中间的导向套管29；隔板25的表面开设有透气口27；隔板25的边缘处设置有增重环26；导向套管29内壁周向上设置有橡胶层28，橡胶层28的内壁与线缆15的表面相贴合；导向套管29穿过第二通孔24并插设于升降管道3内部。
46.导热块8包括导热柱b12-2和连接在导热柱b12-2底部的活塞板14，导热柱b12-2与活塞板14之间设置有隔热柱13。
47.导热柱b12-2和活塞板14均与与升降管道3的内壁相贴合，且两者的直径相同；升降管道3的另一端设置有末端开口5。
48.本发明还提供了一种风电机组叶片除冰方法，基于上述一种风电机组叶片除冰装置，包括：
49.开启动力总成6，通过传动部件带动导热块8由升降管道3的另一端向升降管道3的一端沿升降管道3做轴向运动，当风电机组叶片运动至最高点时，通过压力仓7与封堵机构23配合，减缓导热块8下落，导热块8与导热机构4配合向壳体1导热，完成除冰。
50.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
51.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
52.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
53.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
54.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水
平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
55.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
57.实施例
58.如图1和图2所示，本实施例提供一种风电机组叶片除冰装置，风电机组叶片除冰装置整体设置在风电机组叶片的壳体1的空腔2内，包括；
59.升降管道3、导热机构4、动力总成6、压力仓7、导热块8；具体结构如下：
60.本实施例中，如图3所示，空腔2内穿插有升降管道3，导热机构4设置在升降管道3的表面，升降管道3由隔热套筒10和导热套筒11拼接组成，导热机构4的内侧通过导热柱a12-1与导热套筒11的表面固定连接，导热柱a12-1的末端安装有导热板9，导热板9与壳体1的内壁相接触贴合，导热套筒11的内部设置有导热块8，导热块8的顶部连接有线缆15，线缆15从压力仓7的内部穿过，压力仓7的顶部安装有动力总成6，该风电机组叶片除冰装置通过电加热的方式对壳体1上产生的覆冰进行溶解，从而实现除冰的效果，具体的，该装置根据具体的结冰状态进行启用，叶片正常转动时，整个除冰装置处于停用状态，内部的导热块8始终处于升降管道3的末端位置，当叶片表面产生覆冰后，对线缆15进行通电，通过线缆15将电力传输到导热块8上，通过导热块8与不同的导热机构4相接触，即可将导热块8上产生的热量沿着导热机构4传递到壳体1上，进而通过该加热效果将覆冰进行溶解消除。
61.本实施例，如图4所示，动力总成6包括电机16和驱动轴17，驱动轴17固定安装在电机16的输出端上，驱动轴17的表面设置有夹板18，线缆15卷绕在两个夹板18的中间位置上，驱动轴17与压力仓7的中间位置对齐，电机16通过使用螺丝固定安装在壳体1的内壁上，驱动轴17的另一端通过使用轴承嵌入到壳体1的内侧，线缆15的表面缠绕有钢丝材料，具体的，进行除冰时，接通线缆15传输电流，同时启动电机16，通过电机16带动驱动轴17进行旋转，即可将线缆15进行卷收，控制电机16的转动速度，使线缆15缓慢卷收，即可拉动底部的导热块8沿着升降管道3进行缓慢上移，且上移的过程中即可实现对叶片壳体1表面的除冰效果。
62.本实施例，结合图2和图4，压力仓7包括顶部挡板19、中部挡板21和底部挡板，顶部挡板19的中间开设有第一通孔20，中部挡板21的中间开设有第二通孔24，压力仓7的内部安装有封堵机构23，压力仓7的内部仅通过第一通孔20和第二通孔24与外部空间相连通，第二通孔24的底部与升降管道3的内部相连接，线缆15依次从第一通孔20和第二通孔24的内部穿过后插入到升降管道3的内部，第二通孔24的表面覆盖有隔网22，且该隔网22与压力仓7的内壁相齐平，在内部设置有压力仓7，通过该结构能够在整个除冰装置未运行时，将导热块8始终存留在叶片内侧的末端位置上，且使用过程中，导热块8始终进行缓慢移动，不会由于叶片的转动而产生剧烈震动，提高了除冰的稳定性，在除冰过程中以及非除冰过程中，叶片始终处于转动状态，当叶片本体移动到高处时，此时叶片的末端处于最高点，此时导热块
8会向压力仓7的位置移动，借助封堵机构23将压力仓7进行闭合，即可借助内部近似于封闭的环境使内部气压增加，从而避免导热块8快速下移，而叶片处于最低端时，此时导热块8反向移动，通过封堵机构23使第一通孔20打开，此时压力仓7内部以及升降管道3内部不再处于封闭状态，因此导热块8能够实现快速移动，进而时导热块8始终不会出现朝向压力仓7快速移动的情况，配合该效果，即可在通过电机16对导热块8进行牵引的过程中，将导热块8始终在升降管道3的一定范围内对特定的区域进行导热除冰。
63.本实施例，如图5所示，封堵机构23包括隔板25和导向套管29，隔板25的表面开设有透气口27，隔板25的边缘处设置有增重环26，隔板25的中间穿插有导向套管29，导向套管29的内壁贴装有橡胶层28，橡胶层28的内壁与线缆15的表面相贴合，隔板25的直径大于第一通孔20的直径，且隔板25的直径小于第二通孔24的直径，导向套管29从第二通孔24的内部穿过后插入到升降管道3的内部，具体的，当叶片末端处于最高点时，此时隔板25按压在第一通孔20上，通过隔板25对第一通孔20封堵，仅通过细小的透气口27进行气流传输，该传输速率对于活塞板14的下移产生的压力不足，因此实现对导热块8的缓速效果，而叶片末端处于最低端时，此时隔板25按压在隔网22上，此时第一通孔20开启，活塞板14移动时，升降管道3内部的空间通过第二通孔24、压力仓7和第一通孔20快速的与外部空气交换，从而实现对导热块8的高速移动效果。
64.本实施例，如图3所示，导热块8包括导热柱b12-2和活塞板14，导热柱b12-2的底端连接有隔热柱13，活塞板14固定安装在隔热柱13的底部，活塞板14的直径与导热柱b12-2的直径相同，且活塞板14和导热柱b12-2的侧边均与升降管道3的内壁相贴合，升降管道3的末端设置有末端开口5，将加热机构均设置在叶片壳体1的内侧，因此不会对叶片的转动产生干扰，且除冰过程中利用动力总成6带动导热块8进行移动加热除冰，从而将叶片上的冰块进行逐层溶解，降低了对加热设备的功率需求，通过导热块8从叶片的末端向根部移动过程中，借助多层导热机构4能够缓慢将冰块溶解，因此冰块之间不会发生碎裂，进而避免大体积冰块向下掉落，提高了对底部设备和动物的保护效果，安全性更高。
65.本实施例提供了一种风电机组叶片除冰装置，相比现有技术，具有优势如下：
66.1.该风电机组叶片除冰装置将加热机构均设置在叶片壳体的内侧，因此不会对叶片的转动产生干扰，且除冰过程中利用动力总成带动导热块进行移动加热除冰，降低了对加热设备的功率需求。
67.2.该风电机组叶片除冰装置通过导热块从叶片的末端向根部移动过程中，借助多层导热机构能够缓慢将冰块溶解，避免大体积冰块向下掉落，安全性更高。
68.3.该风电机组叶片除冰装置在内部设置有压力仓，通过该结构能够在整个除冰装置未运行时，将导热块始终存留在叶片内侧的末端位置上，且使用过程中，导热块始终进行缓慢移动，不会由于叶片的转动而产生剧烈震动，提高了除冰的稳定性。
69.上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

技术特征：
2)和所述活塞板(14)均与所述与升降管道(3)的内壁相贴合，且两者的直径相同；所述升降管道(3)的另一端设置有末端开口(5)。10.一种风电机组叶片除冰方法，基于权利要求1-9任一项所述的一种风电机组叶片除冰装置，其特征在于，包括：开启动力总成(6)，通过传动部件带动导热块(8)由升降管道(3)的另一端向升降管道(3)的一端沿升降管道(3)做轴向运动，当风电机组叶片运动至最高点时，通过压力仓(7)与封堵机构(23)配合，减缓导热块(8)下落，导热块(8)与导热机构(4)配合向壳体(1)导热，完成除冰。

技术总结
本发明公开了一种风电机组叶片除冰装置及方法，属于风力发电领域，本装置整体设置于壳体的空腔中，因此不会对叶片的转动产生干扰；在除冰过程中，动力总成通过传动部件带动导热块沿升降管道轴向运动，导热块从叶片的末端向根部移动，借助多层导热机构能够缓慢将冰块溶解，冰块之间不会发生碎裂，进而避免大体积冰块向下掉落，提高了对底部设备和动物的保护效果，安全性更高；同时，本装置还设置有压力仓，配合封堵机构，使用过程中，能够使得导热块始终进行缓慢移动，不会由于叶片的转动而产生剧烈震动，提高了除冰的稳定性；本装置原理和结构简单，方便拆装和运维，性价比高，具有良好的推广应用价值。的推广应用价值。的推广应用价值。


技术研发人员：李媛 唐烂芳 文军 吴忠伟 孟秀俊 陈宫 汪德军 胡辉 詹彪 朱玉瑞 吴孝伟 刘勇
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 中国华能集团有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/6/28