CN102322405B - 一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统 - Google Patents

Abstract

一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统，包括发电机、齿轮箱、主轴、轮毂、叶片及热空气循环系统；所述的发电机、齿轮箱和主轴相连，轮毂安装在主轴上，叶片安装在轮毂上。热空气循环系统包括三通管道、管道I、离心风扇I、管道II及离心风扇II，三通管道设在发电机冷却器出风口，管道I设在主轴与轮毂连接处，并与叶片一侧腔体口相连通，离心风扇I设在管道I的进风口，管道II设在叶片另一侧腔体出风口，在该管道出口设有离心风扇II。本发明可将发电机自身产生的热量循环到叶片内，利用该热量防冻去冰，该系统结构和操作简单，而且节能环保。

Description

一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统

技术领域

本发明涉及一种风力风电机组，具体涉及风力风电机组叶片除冰抗冻系统。

背景技术

随着社会能源问题、气候问题、环境问题的日益突出，可再生能源的发展日益受到重视。风力发电具有资源丰富、环境效益好、产业化水平高、发电成本相对较低的优势，已经成为可再生能源利用的重要途径。

随着越来越多的风机立在低温区域，叶片在冬天都有不同程度的结冰现象，在南方一些风场经常遇到冻雨，使得叶片表面覆盖冰层，直接影响了叶形，载荷变化不可预测。对风机系统产生不利影响。

申请号为CN201010208585的中国专利申请公开了一种对风力涡轮机转子叶片进行清洁和除冰的装置，该装置通过泵连接管道和喷头来除冰并设有提升装置。申请号为CN201010581255.3的中国专利申请公开了一种大型风力发电机叶片除冰方法，该方法通过鼓风机输入热空气进行加热并使叶片颤振抖掉冰层。申请号为200880110464.0的中国专利申请公开了一种用于给风轮机的叶片除冰的方法，该方法通过致动机构，把冰从叶片上抖掉。现有的这些除冰装置都需要另外设置动力装置或空气加热装置，通过喷射、颤振等来去除叶片上的冰，不仅使结构复杂，而且消耗能源。

发明内容

为了克服现有的叶片除冰装置结构复杂、消耗能源的不足，本发明的目的在于：提供一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统，该系统可以将发电机自身产生的热量循环到叶片内，利用该热量防冻去冰，该系统结构和操作简单，而且节约能源，经济环保。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统，包括发电机、齿轮箱、主轴、轮毂、叶片及热空气循环系统；所述的发电机通过联轴器与齿轮箱相连接，齿轮箱的另一端与主轴相连，轮毂安装在主轴上，叶片安装在轮毂上；所述的热空气循环系统包括三通管道、管道I、离心风扇I、管道II及离心风扇II，三通管道设在发电机冷却器冷却出风口，管道I设在主轴轴向与轮毂连接处，并与叶片一侧腔体口相连通，离心风扇I设在管道I的进风口，管道II设在叶片另一侧腔体出风口，在该管道出口设有离心风扇II。所述的主轴为空心轴，主轴径向开有进气孔，该进气孔通过主轴空心内腔与热空气循环系统中的管道I相通；在主轴上环绕设有腔体环形罩，该环形罩与主轴之间镶嵌有空气密封圈；所述的三通管道与导流管道相连，该导流管道出口端与主轴空心内腔相通。

所述的发电机、齿轮箱及主轴均安装在机舱底架上，机舱底架上罩有机舱罩；所述的发电机冷却器设在发电机顶部，设在该冷却器的冷却出风口的三通管道安装在机舱罩内侧；在三通管道的入口分别装有阀门。

由于本发明在发电机的排气口设置三通管道，并通过与管道相连的主轴、轮毂与叶片腔体相通，使发电机工作时产生的热空气通过三通管道、管道I、离心风扇I进入叶片一侧腔体，进行空气循环，再由离心风扇II从另一侧腔体排出，实现叶片的防冻除冰。

由于采用上述技术方案，使本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、不另设加热和机械装置，实现叶片除冰，节能环保

本发明利用发电机工作时自身产生的热量，在叶片腔体内循环，使叶片防冻除冰，不另设加热设施，也不另设机械除冰装置，因而可实现节能，有利于环保。

2、结构简单，操作方便

本发明结构简单，操作时不需要另行操作机械设备，只需开启和关闭阀门和风扇，因而简单易行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明风力风电机组叶片除冰抗冻系统的结构及空气循环线路示意图。

图2是图1中I部放大示意图。

图3是图1中II部放大示意图。

图中，1.发电机，2.联轴器，3.齿轮箱，4.主轴，5.三通管道，6.发电机冷却器，7.机舱底架，8.机舱罩，9.管道I，10.离心风扇I，11.轮毂，12.叶片，13.导流罩，14.离心风扇II，15.管道II，16.导流管道，17.腔体A，18.腔体B，19.冷却出风口，20.空气密封圈，21.阀门A，22.阀门B。

具体实施方式

图1所示为本发明风力风电机组叶片除冰抗冻系统的一个实施例，该系统包括发电机1、齿轮箱3、主轴4、轮毂11、叶片12及热空气循环系统。发电机1通过联轴器2与齿轮箱3相连接，齿轮箱3的另一端与主轴4相连。发电机1、齿轮箱3和主轴4均安装在机舱底架7上，底架上罩有机舱罩8。在发电机1顶部设有发电机冷却器6。如图2所示，冷却器出风口19与三通管道5相连。该三通管道5安装在机舱罩8内侧，三通管道5的各入口分别装有阀门A21和阀门B22。沿机舱罩8内侧装有导流管道16，该导流管道16与三通管道5的阀门B22相连通。

热空气循环系统包括三通管道5、管道I9、离心风扇I10、管道II15及离心风扇II14，三通管道5设在发电机冷却器冷却出风口19，管道I9设在主轴4轴向与轮毂11连接处，并与叶片12一侧腔体口相连通，离心风扇I10设在管道I9的进风口，管道II15设在叶片12另一侧腔体出风口，在该管道出口设有离心风扇II14。本实施例中，热空气循环系统各设有三个均匀分布的管道I9和管道II15。主轴4为空心轴，主轴4径向开有进气孔，该进气孔通过主轴空心内腔与热空气循环系统中的管道I10相通；在主轴4上环绕设有腔体环形罩，该环形罩与主轴4之间镶嵌有空气密封圈20。三通管道5与导流管道16相连，设在机舱罩内侧的导流管道16的出口端通过主轴径向开有的若干个进气孔与主轴4空心内腔相通。该进气孔可为3～4个。

本发明的工作过程如下：

发电机运行时产生的热空气，通过调剂机舱尾部的三通管道5的阀门开关，决定热空气的走向。

当外部环境温度高，叶片没有结冰风险时，热空气直接从机舱尾部排出，此时管道阀门A21处于开状态，阀门B22处于闭合状态；当外部环境温度低，叶片存在结冰风险时，管道阀门A21关闭，阀门B22开启。同时图1中的两个离心风扇都开启，将热空气循环起来。热空气的循环路径见图1中的箭头所示。

热空气循环过程中的难点是怎样通过轮毂进入叶片腔体。本发明系统采用的方法是在主轴4上开孔，并且将主轴局部密封，如图3所示。热空气从导流管道16流入密封腔体，汇集在腔体环形罩内，腔体环形罩环绕在主轴4上，与主轴之间有空气密封圈20密封，即使主轴4在旋转时，热空气也不能跑出腔体环形罩，而是顺着环形罩所罩的空心主轴径向孔进入主轴，然后从主轴轴向孔进入轮毂11，进入轮毂11后，通过离心风扇I10将热空气打入三个均布的管道I9，最终进入叶片侧腔体A17；参见图1，热空气在叶片一侧腔体A17上升，然后循环从另一侧腔体B18排出，用三个管道II15收集到轮毂顶端处，通过离心风扇II14，将热空气排在导流罩13与轮毂11之间的空间，最终热空气通过导流罩13后侧窗口排到大气中。

Claims (4)

1.一种风力风电机组叶片除冰抗冻系统，其特征在于：所述的叶片除冰抗冻系统包括发电机、齿轮箱、主轴、轮毂、叶片及热空气循环系统；所述的发电机通过联轴器与齿轮箱相连接，齿轮箱的另一端与主轴相连，轮毂安装在主轴上，叶片安装在轮毂上；所述的热空气循环系统包括三通管道、管道I、离心风扇I、管道II及离心风扇II，三通管道设在发电机冷却器冷却出风口，管道I设在主轴轴向与轮毂连接处，并与叶片一侧腔体口相连通，离心风扇I设在管道I的进风口，管道II设在叶片另一侧腔体出风口，在该管道出口设有离心风扇II；所述的主轴为空心轴，主轴径向开有进气孔，该进气孔通过主轴空心内腔与热空气循环系统中的管道I相通；在主轴上环绕设有腔体环形罩，该环形罩与主轴之间镶嵌有空气密封圈；所述的三通管道与导流管道相连，该导流管道出口端与主轴空心内腔相通。

2.根据权利要求1所述的风力风电机组叶片除冰抗冻系统，其特征在于：所述的发电机、齿轮箱及主轴均安装在机舱底架上，机舱底架上罩有机舱罩；所述的发电机冷却器设在发电机顶部，设在该冷却器的冷却出风口的三通管道安装在机舱罩内侧；在三通管道的入口分别装有阀门。

3.根据权利要求1所述的风力风电机组叶片除冰抗冻系统，其特征在于：所述的导流管道设在机舱罩内侧，该导流管道的出口端通过主轴径向开有的若干个进气孔与主轴空心内腔相通。

4.根据权利要求1所述的风力风电机组叶片除冰抗冻系统，其特征在于：所述的热空气循环系统各设有三个均匀分布的管道I和管道II。

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