大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰方法及安装方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及风力发电机组的叶片防结冰技术领域。
[0002]
【背景技术】
为解决化石燃料应用所产生的环境问题，人类大力开发对环境友好的新型能源替代化石燃料，风能是其中一种大力开发的新型能源，目前利用风能的主要方式是风力发电。风力发电机组在运行过程中，叶片会遭受各种恶劣环境的考验，特别是在潮湿寒冷的云贵高原等地，冬天叶片极易结冰。叶片结冰后会造成风力发电机组发电量降低，甚至停机，结冰后叶片的质量不平衡会造成塔筒底部的疲劳损伤增强，旋转叶片上冰块从高空甩落会产生隐患，因此防止叶片结冰或叶片结冰后迅速除冰是风电技术研究的一个热点。值得一提的是在国内广大结冰地域除了新装风力发电机组有叶片抗冰功能需求外，对于云贵高原等目前已经在运行的传统风机同样面临抗冰功能改造需求。本发明提供一种大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统，能够用于已经挂机运行的风机风轮中，可以填补国内技术空白。现有叶片生产技术都不具备叶片主动除冰和防冰功能。
[0003]目前国内外已有一些专利对叶片除冰技术进行了保护，丹麦维斯塔斯风力系统有限公司在中国的专利号CN101821500A，介绍了一种风机停机后利用叶片抖动将风机叶片上的冰除去。该方法只能用于静态除冰，且起不到防止叶片结冰的作用。美国专利US6676122B1将发电机中的热气通过管路导入叶片中加热叶片，同时实现发电机的制冷，但并未具体介绍叶片内的热气流管路布置。中国专利公开号CN102748243A在靠近叶根处安装加热式鼓风机，并利用绝热管道将热气导入叶片前缘，并介绍了管道的布置，但未明确对于叶片加热的控制及温度传感器的布置方案，特别的此专利说明只能用于新制造叶片的除冰，无法实现已经挂机的叶片的除冰除冰。对于气热防/除冰的方法，德国Encrocn公司已经有应用实例，根据其的实际运行经验足以说明通过气热加热叶片表面实现叶片防/除冰的方法是可靠的。
[0004]以下是部分相关现有专利技术:
1、风力发电机转子叶片防结冰设备及方法，申请号为201110131800.3。
[0005]2、用于给风轮机的叶片除冰的方法、风轮机及其使用，申请号为200880110464.0。一种用于在风轮机已停机一段时间后给风轮机的叶片除冰。该方法包括以下步骤:形成叶片的受控制的加速状况；随后形成叶片的受控制的减速状况，由此将冰从叶片上抖掉。
[0006]3、一种具有防冰及除冰能力的叶片，申请号为201210244203.6。技术方案:在靠近叶根处安装加热式鼓风机，并利用绝热管道将热气导入叶片前缘。
[0007]4、一种大型风机叶片除冰系统及其方法，申请号:201110394097.5。
[0008]5、大型风力发电机叶片除冰方法，申请号为201010581255.3。
[0009]6、风力发电机叶片的防凝冻抗积冰电控装置，申请号为201310013318.9。
[0010]7、一种风力发电机叶片的热气防冰装置，申请号为201310512948.0。
[0011]8、一种防结冰的风力发电机叶片及其制备方法，申请号为201110283973.7。
[0012]9、风力发电机叶片、风力发电机以及叶片除冰系统，申请号为201310404500.7。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是，提供一种重点加热叶片前缘的大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰方法及安装方法。
[0014]本发明的技术方案是:一种大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰方法，在叶片根部设置模块化的加热系统，在叶片内铺设通风管道，并在通风管道末端设置挡风板将叶片前缘分隔为两部分，使通风管道中的热风只能通向叶尖并经过叶片后缘循环至叶片根部中，从而使热风在叶片内部循环并形成“叶根一叶尖一叶根”闭环回路，达到重点加热叶片前缘的目的。
[0015]采用大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统进行抗冰；所述大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统包括叶片、塔筒、设置在叶片内的抗剪腹板、可拆卸的加热系统和连接加热系统的通风管道，所述加热系统设置在叶片的根部，所述加热系统包括鼓风机模块、连接鼓风机模块的加热模块、供电控制模块、无线控制模块，所述供电控制模块和无线控制模块设置在加热模块侧旁；所述通风管道安装在抗剪腹板上；
所述通风管道从叶片根部朝叶尖方向通至距叶片根部l(T20m处；
所述大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统还包括固定安装在叶片根部内腔中的鼓风机专用支架、加热器支架和电气箱支架；所述鼓风机模块包括鼓风机，鼓风机通过螺栓安装在鼓风机专用支架上；所述加热模块包括加热器，加热器通过螺栓安装在加热器支架上；所述供电控制模块包括电气箱，电气箱通过螺栓安装在电气箱支架上；所述无线控制模块包括无线箱，无线箱安装在加热器支架上；所述鼓风机通过梯形通风连接管与加热器相连接，所述加热器通过梯形通风管、连接管与通风管道相连接；
所述挡风板设置在距通风管道末端100_处的通风管道外围。
[0016]所述大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统还包括安装在塔筒内的人机界面和与人机界面连接的四个温度传感器，所述四个温度传感器分别设置在下列四个温度控制点:加热器出风口、通风管道出口、距叶片根部15-20m处的前缘叶片内腔表面、叶片后缘距叶片根部5m的叶片内腔表面；通过上述四个温度传感器检测叶片内部温度，且四个温度控制点都参与系统控制逻辑，控制逻辑为:当距叶根15-20m处前缘叶片内腔表面温度控制点温度大于设定温度时，加热系统停止工作，当参与控制的四个温度控制点温度同时低于设定值时，加热系统启动加热。
[0017]所述人机界面包括与无线箱相配合的无线接收装置、显示装置和PLC控制器，所述无线接收装置、显示装置、温度传感器、电气箱、加热器均与PLC控制器相连接；通过显示装置显示加热系统运行数据及系统是否出现故障；通过PLC控制器来控制来控制大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统的工作。
[0018]所述加热系统中的电流数据、温度探头采集的温度数据和控制信号通过无线箱发射无线信号和塔筒中的人机界面建立信号传输。
[0019]在人机界面中安装用于操控大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统工作的操作控制系统，在人机界面中输入控制参数，实现大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统的自动运行。
[0020]一种大功率风力发电机叶片模块化气热抗冰系统的安装方法，包括以下步骤: A、准备材料，包括所需零部件；
B、安装通风管道:采用通风管道专用卡扣将通风管道固定于叶片内腔中的抗剪腹板上；所述通风管道专用卡扣包括管道固定专用上卡扣和管道固定专用下卡扣；上下卡扣相互配合卡紧通风管道，上下卡扣之间通过四个铆钉卯在一起；通风管道专用卡扣每隔lm固定一个，并且将通风管道专用卡扣和通风管道手糊固定，而后再将通风管道专用卡扣手糊固定在抗剪腹板上；
C、安装挡风板:将挡风板安装在距通风管道末端100mm处的通风管道外围，使挡风板把叶片前缘分隔为两部分；
D、安装温度传感器:将四个