一种风机叶片覆冰厚度监测装置的制作方法

1.本发明涉及风机维护技术领域，特别是一种风机叶片覆冰厚度监测装置。


背景技术：

2.风力发电机为清洁的能源，风力发电机在运行时，由于是在室外运行，因此，在极端天气下有可能产生覆冰的情况，叶片结冰会造成功率降低并造成叶片损伤，而且运行也会超载荷，还会导致高空坠物，甚至发生危险，需要对风力发电机进行覆冰监测，在下雨并且温度低时，容易产生覆冰，并且，水层越薄、水越少、水流越慢，越容易快速结冰。但是现在的监测装置在对叶片进行监测的过程中只能通过摄像设备对整体风机扇叶观测，容易出现局部监测遗漏的情况，监测精度不高，并且依靠工作人员24小时检查核实，反应速度较慢，因此在启动加热设备处理覆冰时往往会出现不及时，覆冰严重的情况。为此，本发明提出一种风机叶片覆冰厚度监测装置。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明的目的是提供一种风机叶片覆冰厚度监测装置，其能够减少人力参与，及时对覆冰进行厚度检测和对扇叶加热避免覆冰严重。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风机叶片覆冰厚度监测装置，其包括叶片感温单元，包括叶片机构，以及设置于叶片机构内的两组感温调控机构；
7.感温调控机构包括部分设置于叶片机构内部并向叶片机构两侧伸出的导温加热组件、设置于导温加热组件中部的感温块、设置于感温块一侧的覆冰检测组件、设置于感温块另一侧的供能自锁组件，以及设置于叶片机构内的解锁组件。
8.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：导温加热组件包括分别向叶片机构外侧延伸设置的第一导温盘和第二导温盘、与第一导温盘连接的导温伸缩杆、与导温伸缩杆底部连接的导温盖、与导温盖一侧连接的加热盘、与第二导温盘连接的导温底座，以及设置于导温伸缩杆外侧的第一复位稳定弹簧。
9.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：覆冰检测组件包括设置于感温块一侧并与导温底座插接的推板架、与推板架连接的第一减重弧形头、与第一减重弧形头接触配合的第二减重弧形头、设置于第二减重弧形头顶部的覆冰检测模块、设置于覆冰检测模块顶部的疏水防冻盘、与第二减重弧形头一侧连接的升降伸缩杆，以及设置于升降伸缩杆外侧的第二复位稳定弹簧。
10.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：供能自锁组件包括设置于感温块另一侧并与导温底座插接的推板、与推板连接的接电块、分别设置于接电
块一侧并中间留有间隙的第一通电块和第二通电块、与第一通电块线路连接的供能电池组、与推板一侧连接的圆弧顶板、贯通设置于圆弧顶板上的锁定口、与圆弧顶板一侧连接的第三复位稳定弹簧、设置于圆弧顶板一侧的圆底杆、设置于圆底杆顶部的解锁盘、与圆底杆插接的l型支撑板，以及设置于圆底杆上半部外侧的第四复位稳定弹簧。
11.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：解锁组件包括液压缸，以及与液压缸顶部连接的u型双向插头板。
12.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：u型双向插头板的u型插头中间空隙大于圆底杆的直径，且u型插头的整体宽度小于解锁盘的直径。
13.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：锁定口的直径与圆底杆直径适配。
14.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：接电块、第一通电块和第二通电块为导电材料。
15.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：第二通电块与加热盘线路连接，并且连接线路留有一定的余量。
16.作为本发明风机叶片覆冰厚度监测装置的一种优选方案，其中：感温调控机构设置为两组，感温块采用负热膨胀材料。
17.本发明的有益效果：本发明无需人工长时间参与监测，通过感温块的感温变化在满足覆冰条件时自动对覆冰厚度进行监测并且启动加热设备维持避免结冰的内部温度，在结束监测后仍保持加热自锁状态防止叶片表面覆冰，并且在加热时可自动优先对易覆冰的扇叶外侧进行传导热量并在持续一段时间后回落至中部平稳供温。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
19.图1为风机叶片覆冰厚度监测装置的叶片感温单元结构示意图。
20.图2为风机叶片覆冰厚度监测装置的叶片机构内部结构示意图。
21.图3为风机叶片覆冰厚度监测装置的感温调控机构结构示意图。
22.图4为风机叶片覆冰厚度监测装置的感温调控机构结构部分省略示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
25.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指
同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
26.实施例1
27.参照图1～4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种风机叶片覆冰厚度监测装置，其能够减少人力参与，及时对覆冰进行厚度检测和对扇叶加热避免覆冰严重。
28.具体的，叶片感温单元100，包括叶片机构101，以及设置于所述叶片机构101内的多组感温调控机构102；
29.所述感温调控机构102包括部分设置于所述叶片机构101内部并向所述叶片机构101两侧伸出的导温加热组件102a、设置于所述导温加热组件102a中部的感温块102b、设置于所述感温块102b一侧的覆冰检测组件102c、设置于所述感温块102b另一侧的供能自锁组件102d，以及设置于所述叶片机构101内的解锁组件102e。
30.应说明的是，所述感温调控机构102设置为两组，图示感温调控机构102的比例大小仅为示意，可根据实际情况应用进行适当的改变，所述感温块102b采用现有的负热膨胀材料。负热膨胀是指化合物在一定温度区间内出现“热缩冷胀”的性质，在这个温度区间内，平均线膨胀系数和体膨胀系数都是负值。拥有负热膨胀性质的材料称为负热膨胀材料，负热膨胀材料是材料科学中近年来新兴的学科分支。负热膨胀(nte)材料是指在一定温度范围内的平均线膨胀系数或体膨胀系数为负值的一类材料，与通常的热胀冷缩的材料具有相反的热学性质。由于科学好奇心的驱动，更重要的是能够应用于制备可控热膨胀及零膨胀材料，减少因温度较大或较快变化时产生的热应力，nte材料越来越受到科学工作者和工程技术人员的广泛关注。诸如航空航天方面(航天器的天线和天线支架材料等)、光学器件方面(望远镜、激光通信、光纤通信系统等)、力学器件方面(分析天平、精密时钟)等高新技术领域，利用低热膨胀系数材料或零膨胀系数材料，可以大大的提高器件的抗热冲击性能。利用nte材料制备可控膨胀及零膨胀材料，既可以采用单一材料调节组分，又可采用复合材料的方式。
31.进一步的，所述导温加热组件102a包括分别向所述叶片机构101外侧延伸设置的第一导温盘102a-1和第二导温盘102a-2、与所述第一导温盘102a-1连接的导温伸缩杆102a-3、与所述导温伸缩杆102a-3底部连接的导温盖102a-4、与所述导温盖102a-4一侧连接的加热盘102a-5、与所述第二导温盘102a-2连接的导温底座102a-6，以及设置于所述导温伸缩杆102a-3外侧的第一复位稳定弹簧102a-7。加热盘102a-5的加热温度不超过感温块102b初始感温温度，从而便于感温块102b恢复原状。
32.进一步的，所述覆冰检测组件102c包括设置于所述感温块102b一侧并与所述导温底座102a-6插接的推板架102c-1、与所述推板架102c-1连接的第一减重弧形头102c-2、与所述第一减重弧形头102c-2接触配合的第二减重弧形头102c-3、设置于所述第二减重弧形头102c-3顶部的覆冰检测模块102c-4、设置于所述覆冰检测模块102c-4顶部的疏水防冻盘102c-5、与所述第二减重弧形头102c-3一侧连接的升降伸缩杆102c-6，以及设置于所述升降伸缩杆102c-6外侧的第二复位稳定弹簧102c-7。第一减重弧形头102c-2和第二减重弧形头102c-3均设置为中空降低自重，并且其余结构的材料除特殊说明外均可采用轻型材料，避免侧向应力过大导致升温收缩时感温块102b发生破裂，便于多次重复使用。
33.进一步的，所述供能自锁组件102d包括设置于所述感温块102b另一侧并与所述导温底座102a-6插接的推板102d-1、与所述推板102d-1连接的接电块102d-2、分别设置于所
述接电块102d-2一侧并中间留有间隙的第一通电块102d-3和第二通电块102d-4、与所述第一通电块102d-3线路连接的供能电池组102d-5、与所述推板102d-1一侧连接的圆弧顶板102d-6、贯通设置于所述圆弧顶板102d-6上的锁定口102d-7、与所述圆弧顶板102d-6一侧连接的第三复位稳定弹簧102d-8、设置于所述圆弧顶板102d-6一侧的圆底杆102d-9、设置于所述圆底杆102d-9顶部的解锁盘102d-91、与所述圆底杆102d-9插接的l型支撑板102d-92，以及设置于所述圆底杆102d-9上半部外侧的第四复位稳定弹簧102d-93。
34.进一步的，所述解锁组件102e包括液压缸102e-1，以及与所述液压缸102e-1顶部连接的u型双向插头板102e-2。
35.较佳的，所述u型双向插头板102e-2的u型插头中间空隙大于所述圆底杆102d-9的直径，且u型插头的整体宽度小于所述解锁盘102d-91的直径。所述锁定口102d-7的直径与所述圆底杆102d-9直径适配。所述接电块102d-2、第一通电块102d-3和第二通电块102d-4为导电材料。所述第二通电块102d-4与所述加热盘102a-5线路连接，并且连接线路留有一定的余量。
36.应说明的是，疏水防冻盘102c-5采用现有的疏水材料制成，避免水流依附在疏水防冻盘102c-5上覆冰，使疏水防冻盘102c-5底部覆冰检测模块102c-4无法正常从叶片机构101的孔洞处探出正常检测；第一导温盘102a-1和第二导温盘102a-2分别与叶片机构101固定连接，并且均设置有导温槽以增大与空气的接触面积，便于将外温快速传导至感温块102b处。第一复位稳定弹簧102a-7的连接方式为两端分别与导温盖102a-4顶部和叶片机构101顶壁底部连接；通过设置第一复位稳定弹簧102a-7、第二复位稳定弹簧102c-7、第三复位稳定弹簧102d-8，以及第四复位稳定弹簧102d-93用于对设备进行复位并且减震，更重要的是能够维持装置的稳定性，提高可靠程度。
37.在使用时，感温块102b设置于感温调控机构102中部，随着气温的降低，第一导温盘102a-1和第二导温盘102a-2将室外温度传导至感温块102b处，在温度逐渐降低至覆冰条件时，感温块102b受冷膨胀。
38.在感温块102b受冷膨胀时，其一侧的推板架102c-1将被略微推动一定距离，使第一减重弧形头102c-2挤压第二减重弧形头102c-3，第二减重弧形头102c-3将在升降伸缩杆102c-6的限位下直线上升，从而使覆冰检测模块102c-4和疏水防冻盘102c-5伸出叶片机构101，并对叶片机构101表面附着进行监测；从而无需定点控制或人工控制，在不定时不定期的覆冰条件下能够及时响应并进行检测和反馈，不会造成定点控制的资源浪费以及人工控制的延时性。较佳的，可在叶片机构101处设置有清洁滚筒，在覆冰检测模块102c-4进出叶片机构101时可对覆冰检测模块102c-4感应端进行清理，提高检测的精确性。此时，第二复位稳定弹簧102c-7被压缩一定距离，具有恢复原状的趋势。
39.在感温块102b受冷膨胀时，其另一侧的推板102d-1同样将被略微推动一定距离，使接电块102d-2逐渐接近第一通电块102d-3和第二通电块102d-4之间，并在达到覆冰温度条件时与两者连通，从而使加热盘102a-5与供能电池组102d-5接通，加热盘102a-5开始工作；与此同时，与推板102d-1一侧连接的圆弧顶板102d-6将推动圆底杆102d-9上升，并且在圆底杆102d-9底部与锁定口102d-7重合时，圆底杆102d-9在第四复位稳定弹簧102d-93的作用下回弹并插入锁定口102d-7内，从而对推板102d-1和接电块102d-2锁定，实现自锁，即使第三复位稳定弹簧102d-8处于拉伸状态具有恢复原状的趋势也无法控制接电块102d-2
脱离第一通电块102d-3和第二通电块102d-4，从而在自锁的情况下保持加热盘102a-5持续工作。
40.在感温块102b受冷膨胀时，其顶部的导温盖102a-4将被顶升，使导温伸缩杆102a-3收缩并带动加热盘102a-5从叶片机构101中间部分逐渐靠近易覆冰的扇叶外侧，直到上述接电块102d-2连通，加热盘102a-5开始工作。由于加热盘102a-5此时贴近易覆冰的扇叶外侧，因此可更快的对外侧覆冰进行解冻融化，并且维持一定时间。加热盘102a-5在加热的同时，通过导温盖102a-4将热量传导至感温块102b处，感温块102b吸热收缩。此时，覆冰检测组件102c将在第二复位稳定弹簧102c-7的作用下使检测结束后的覆冰检测模块102c-4收回至叶片机构101内，避免长时间暴露导致使用寿命降低；此时导温伸缩杆102a-3在第一复位稳定弹簧102a-7作用下复位，使导温盖102a-4带动加热盘102a-5逐渐回归至叶片机构101中部，对整体叶片机构101均匀加热，避免覆冰，在吸热收缩过程中加热盘102a-5由于自锁可保持长时间的工作状态，避免在长时间低温环境下需要重复启动，降低各设备的使用寿命。
41.当低温时间段过去后，工作人员只需远程控制液压缸102e-1顶升u型双向插头板102e-2解锁即可。应说明的是，本实施例中的液压缸102e-1可替换为任意能远程操控实现升降的动力源，如气缸等等，并不局限于液压缸102e-1一种。当u型双向插头板102e-2被顶升后，将对两组圆底杆102d-9顶部的解锁盘102d-91进行抬升，同时使两组圆底杆102d-9脱离锁定口102d-7，推板102d-1和圆弧顶板102d-6将在第三复位稳定弹簧102d-8的作用下复位，并且使接电块102d-2脱离第一通电块102d-3和第二通电块102d-4，加热盘102a-5断电停止工作，接着控制液压缸102e-1复位，各设备均复位，便于下次使用。
42.综上，无需人工长时间参与监测，通过感温块的感温变化在满足覆冰条件时自动对覆冰厚度进行监测并且启动加热设备维持避免结冰的内部温度，在结束监测后仍保持加热自锁状态防止叶片表面覆冰，并且在加热时可自动优先对易覆冰的扇叶外侧进行传导热量并在持续一段时间后回落至中部平稳供温。
43.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
44.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。
45.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
46.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：包括，叶片感温单元(100)，包括叶片机构(101)，以及设置于所述叶片机构(101)内的多组感温调控机构(102)；所述感温调控机构(102)包括部分设置于所述叶片机构(101)内部并向所述叶片机构(101)两侧伸出的导温加热组件(102a)、设置于所述导温加热组件(102a)中部的感温块(102b)、设置于所述感温块(102b)一侧的覆冰检测组件(102c)、设置于所述感温块(102b)另一侧的供能自锁组件(102d)，以及设置于所述叶片机构(101)内的解锁组件(102e)。2.如权利要求1所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述导温加热组件(102a)包括分别向所述叶片机构(101)外侧延伸设置的第一导温盘(102a-1)和第二导温盘(102a-2)、与所述第一导温盘(102a-1)连接的导温伸缩杆(102a-3)、与所述导温伸缩杆(102a-3)底部连接的导温盖(102a-4)、与所述导温盖(102a-4)一侧连接的加热盘(102a-5)、与所述第二导温盘(102a-2)连接的导温底座(102a-6)，以及设置于所述导温伸缩杆(102a-3)外侧的第一复位稳定弹簧(102a-7)。3.如权利要求2所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述覆冰检测组件(102c)包括设置于所述感温块(102b)一侧并与所述导温底座(102a-6)插接的推板架(102c-1)、与所述推板架(102c-1)连接的第一减重弧形头(102c-2)、与所述第一减重弧形头(102c-2)接触配合的第二减重弧形头(102c-3)、设置于所述第二减重弧形头(102c-3)顶部的覆冰检测模块(102c-4)、设置于所述覆冰检测模块(102c-4)顶部的疏水防冻盘(102c-5)、与所述第二减重弧形头(102c-3)一侧连接的升降伸缩杆(102c-6)，以及设置于所述升降伸缩杆(102c-6)外侧的第二复位稳定弹簧(102c-7)。4.如权利要求3所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述供能自锁组件(102d)包括设置于所述感温块(102b)另一侧并与所述导温底座(102a-6)插接的推板(102d-1)、与所述推板(102d-1)连接的接电块(102d-2)、分别设置于所述接电块(102d-2)一侧并中间留有间隙的第一通电块(102d-3)和第二通电块(102d-4)、与所述第一通电块(102d-3)线路连接的供能电池组(102d-5)、与所述推板(102d-1)一侧连接的圆弧顶板(102d-6)、贯通设置于所述圆弧顶板(102d-6)上的锁定口(102d-7)、与所述圆弧顶板(102d-6)一侧连接的第三复位稳定弹簧(102d-8)、设置于所述圆弧顶板(102d-6)一侧的圆底杆(102d-9)、设置于所述圆底杆(102d-9)顶部的解锁盘(102d-91)、与所述圆底杆(102d-9)插接的l型支撑板(102d-92)，以及设置于所述圆底杆(102d-9)上半部外侧的第四复位稳定弹簧(102d-93)。5.如权利要求4所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述解锁组件(102e)包括液压缸(102e-1)，以及与所述液压缸(102e-1)顶部连接的u型双向插头板(102e-2)。6.如权利要求5所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述u型双向插头板(102e-2)的u型插头中间空隙大于所述圆底杆(102d-9)的直径，且u型插头的整体宽度小于所述解锁盘(102d-91)的直径。7.如权利要求6所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述锁定口(102d-7)的直径与所述圆底杆(102d-9)直径适配。8.如权利要求4～7任一所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述接电块(102d-2)、第一通电块(102d-3)和第二通电块(102d-4)为导电材料。
9.如权利要求4～7任一所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述第二通电块(102d-4)与所述加热盘(102a-5)线路连接，并且连接线路留有一定的余量。10.如权利要求1～7任一所述的风机叶片覆冰厚度监测装置，其特征在于：所述感温调控机构(102)设置为两组，所述感温块(102b)采用负热膨胀材料。

技术总结
本发明公开了一种风机叶片覆冰厚度监测装置，包括叶片感温单元，包括叶片机构，以及设置于叶片机构内的多组感温调控机构；感温调控机构包括部分设置于叶片机构内部并向叶片机构两侧伸出的导温加热组件、设置于导温加热组件中部的感温块、设置于感温块一侧的覆冰检测组件、设置于感温块另一侧的供能自锁组件，以及设置于叶片机构内的解锁组件。本发明的有益效果为需人工长时间参与监测，通过感温块的感温变化在满足覆冰条件时自动对覆冰厚度进行监测并且启动加热设备维持避免结冰的内部温度，在结束监测后仍保持加热自锁状态防止叶片表面覆冰，并且在加热时可自动优先对易覆冰的扇叶外侧进行传导热量并在持续一段时间后回落至中部平稳供温。落至中部平稳供温。落至中部平稳供温。


技术研发人员：梁亮 吴敏 胡晔 毛伟鹏 易旭伟 缪海纳 刘廷林 舒晨良 张金
受保护的技术使用者：华能江西清洁能源有限责任公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/14