一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统及该叶片的制作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统及该叶片的制作方法，所述加热融冰系统包括铺覆在风电叶片表面需加热区域的石墨烯加热膜，在所述石墨烯加热膜边缘区域沿叶片展向或弦向铺覆有石墨烯加热膜电极，并在所述石墨烯加热膜电极表面对应覆盖有石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜电极通过电源线与控制系统相连接。本发明专利技术在风电叶片表面铺覆石墨烯加热膜，采用石墨烯加热膜与石墨烯加热膜电极的连接结构设计，确保了石墨烯加热膜的加热稳定性及可靠性，同时采用石墨烯加热膜单侧电极的设计方式，有效减小了对叶片外部形状的影响，不仅能有效解决风电叶片表面覆冰问题，实现风电机组在寒冷气候环境下的安全高效运行，而且还具有良好的工艺特性。

Wind turbine blade heating and ice melting system based on graphene heating film and manufacturing method thereof

The invention discloses a graphene membrane heating wind turbine blades heating ice melting system and manufacturing method of the blade based on the heating system includes a melting ice overlay in wind power graphene heating film blade surface heating region, the graphene film edge region to the heating or string to overlay a graphene membrane electrode heating along the blade, and the graphene heating membrane electrode corresponding to the surface covered with graphene film heating, the graphene membrane electrode heating and control system by power line connection. The present invention in wind turbine blade surface covered with graphene heating film, design of the connection structure using graphene and graphene film heating heating membrane electrode, ensure the stability and reliability of the heating heating graphene film, design while using graphene film heating unilateral electrode, effectively reduce the impact on the external shape of the blade that not only can effectively solve the problem of wind turbine blade surface icing problems, to achieve safe and efficient operation in cold climates of wind turbines, but also has good process characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统及该叶片的制作方法
本专利技术属于风力发电机
，特别涉及一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统及该叶片的制作方法。
技术介绍
风电机组在寒冷气候环境下运行时，在冬季机组叶片表面通常会发生较为严重的覆冰，覆冰后叶片的气动外形发生明显变化，将严重影响叶片的气动效率，使机组的发电效率下降，覆冰后机组和叶片载荷的也会增加，当三支叶片载荷和质量矩互差达到一定程度时，通常会引发机组的振动，从而影响机组的安全稳定运行。通常为了机组安全运行，叶片覆冰后机组将停止运行，因此风电叶片结冰将导致严重的发电量损失。为了解决叶片表面覆冰的问题，目前主要有叶片表面喷涂超疏水防结冰涂料、热空气加热、叶片表面铺覆碳纤维布加热、叶片表面铺覆碳晶加热膜等除冰方法，但是现有除冰技术普遍存在以下问题：1、加热效果不够稳定可靠；2、由于设置了加热机构而对叶片外部形状影响较大；3、叶片加工制作工艺较为复杂，生产成本高且制作效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够快速加热并提升叶片表面温度，稳定可靠地实现叶片快速融冰、除冰的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统及该叶片的制作方法。本专利技术技术的技术方案是这样实现的：一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，包括铺覆在风电叶片表面需加热区域的石墨烯加热膜，其特征在于：在所述石墨烯加热膜边缘区域沿叶片展向或弦向铺覆有石墨烯加热膜电极，并在所述石墨烯加热膜电极表面对应覆盖有石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜电极通过电源线与控制系统相连接。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其所述石墨烯加热膜电极内外表面被石墨烯加热膜完全覆盖，所述石墨烯加热膜电极内外表面的石墨烯加热膜为相互分离的两部分结构，所述石墨烯加热膜电极外表面的石墨烯加热膜至少一端与石墨烯加热膜电极内表面的石墨烯加热膜相连，或者所述石墨烯加热膜电极内外表面的石墨烯加热膜为一整体结构，所述石墨烯加热膜边缘部向外侧翻折且将石墨烯加热膜电极外表面完全覆盖。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其所述石墨烯加热膜为整体式结构或者分段式结构，若石墨烯加热膜为分段式结构，在相邻两段石墨烯加热膜之间搭接有石墨烯加热膜。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其所述风电叶片表面铺覆的石墨烯加热膜完全与风电叶片接触并贴合，所述石墨烯加热膜电极仅设置在石墨烯加热膜外侧边缘区域。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其在所述石墨烯加热膜表面铺覆有绝缘层，在所述绝缘层表面铺覆有防雷金属网层，所述防雷金属网层覆盖整个石墨烯加热膜的铺覆区域。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其在所述防雷金属网层表面铺覆有玻璃纤维布保护层，在整个叶片表面喷涂有防风沙耐腐蚀油漆层。一种基于石墨烯加热膜的风电叶片制作方法，其特征在于：在风电叶片成型后安装加热融冰系统，具体包括以下步骤：a）根据风电叶片表面的结冰特性及需铺覆加热膜区域情况，确定石墨烯加热膜的形状，在热塑性塑料薄膜上制作相应形状的石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜可用喷涂或滚涂方法制作；b）在风电叶片成型过程中，预先在叶片剪切腹板上铺设好用于加热融冰系统的供电电源线；c）风电叶片成型后，在风电叶片表面需加热区域铺覆一层石墨烯加热膜，在石墨烯加热膜边缘区域沿叶片展向或弦向铺覆石墨烯加热膜电极，并在石墨烯加热膜电极对应表面再覆盖一层石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜电极可预先铺覆在石墨烯加热膜上，也可以在叶片制作过程中铺覆，将石墨烯加热膜电极与壳体内侧预设的电源线相连接；d）最后将电源线与控制系统相连接，控制系统根据风场环境的温度和湿度信号，开启和关停加热系统供电电源。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片制作方法，其在所述石墨烯加热膜表面铺覆一层绝缘层，然后再采用手糊或真空灌注方式铺覆一层防雷金属网，防雷金属网需覆盖住整个石墨烯加热膜铺覆区域，在防雷金属网表面铺覆一层双向玻璃纤维布，并在风电叶片表面喷涂防风沙耐腐蚀油漆。一种基于石墨烯加热膜的风电叶片制作方法，其特征在于：在风电叶片成型过程中安装加热融冰系统，具体包括以下步骤：a）根据风电叶片表面的结冰特性及需铺覆加热膜区域情况，确定石墨烯加热膜的形状，在热塑性塑料薄膜上制作相应形状的石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜可用喷涂或滚涂方法制作；b）将石墨烯加热膜电极与电源线相连接，电源线需预留一定长度，所述石墨烯加热膜电极可沿风电叶片展向或弦向布置，所述石墨烯加热膜电极可预先铺覆或在叶片成型过程中铺覆，其铺覆方式为：在石墨烯加热膜表面铺覆电极，在石墨烯加热膜电极铺覆区域再铺一层石墨烯加热膜；c）叶片成型过程中，在叶片壳体纤维布及芯材材料铺覆前，分别在叶片压力侧和吸力侧壳体成型模具内，依次铺覆双向玻璃纤维布、防雷金属网、绝缘层、接好电源线的石墨烯加热膜；d）然后再铺覆叶片壳体蒙皮纤维布以及叶片所有壳体铺层，最后通过抽真空一体灌注树脂的方式，将防雷金属网、绝缘层、石墨烯加热膜与风电叶片本体一起成型；e）在叶片剪切腹板上铺设好用于加热融冰系统的供电电源线，在叶片两半壳体合模粘接前、叶片剪切腹板安装后，将石墨烯加热膜的预留导线与叶片剪切腹板上的电源线相连接，然后合模粘接，加热固化；f）最后将电源线与控制系统相连接，控制系统根据风场环境的温度和湿度信号，开启和关停加热系统供电电源。本专利技术所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片制作方法，其所述石墨烯加热膜采用整体或分段铺设的方式，若石墨烯加热膜采用采用分段铺设的方式，相邻段石墨烯加热膜之间采用搭接方式铺覆。本专利技术通过在风电叶片表面铺覆石墨烯加热膜，采用石墨烯加热膜与石墨烯加热膜电极的特殊连接结构设计，确保了石墨烯加热膜的加热稳定性及可靠性，同时采用石墨烯加热膜单侧电极的设计方式，能够有效减小对叶片外部形状的影响，不仅能有效解决风电叶片表面覆冰问题，实现风电机组在寒冷气候环境下的安全高效运行，而且还具有良好的工艺特性。本专利技术结构巧妙、加热效率高、安全可靠、可操作性强，易于在实际工作中应用推广。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术中石墨烯加热膜电极展向布置的示意图。图3是本专利技术中石墨烯加热膜电极弦向布置的示意图。图4是本专利技术中石墨烯加热膜分段铺覆时的搭接方式示意图。图5是本专利技术中石墨烯加热膜电极弦向布置时风电叶片的截面图。图6是本专利技术中石墨烯加热膜电极展向布置时风电叶片的截面图。图7是图6中A部放大图。附图标记：1为风电叶片，2为热塑性塑料，3为石墨烯加热膜，4为绝缘层，5为防雷金属网层，6为电源线，7为控制系统，8为石墨烯加热膜电极，9为叶片剪切腹板，10为玻璃纤维布保护层。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：如图1-7所示，一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，包括铺覆在风电叶片1表面需加热区域的石墨烯加热膜3，通常铺覆叶片结冰最严重的前缘壳体表面，所述石墨烯加热膜随形效果好且厚度较薄，所述风电叶片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，包括铺覆在风电叶片（1）表面需加热区域的石墨烯加热膜（3），其特征在于：在所述石墨烯加热膜（3）边缘区域沿叶片展向或弦向铺覆有石墨烯加热膜电极（8），并在所述石墨烯加热膜电极（8）表面对应覆盖有石墨烯加热膜（3），所述石墨烯加热膜电极（8）通过电源线（6）与控制系统（7）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，包括铺覆在风电叶片（1）表面需加热区域的石墨烯加热膜（3），其特征在于：在所述石墨烯加热膜（3）边缘区域沿叶片展向或弦向铺覆有石墨烯加热膜电极（8），并在所述石墨烯加热膜电极（8）表面对应覆盖有石墨烯加热膜（3），所述石墨烯加热膜电极（8）通过电源线（6）与控制系统（7）相连接。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其特征在于：所述石墨烯加热膜电极（8）内外表面被石墨烯加热膜（3）完全覆盖，所述石墨烯加热膜电极（8）内外表面的石墨烯加热膜（3）为相互分离的两部分结构，所述石墨烯加热膜电极（8）外表面的石墨烯加热膜（3）至少一端与石墨烯加热膜电极（8）内表面的石墨烯加热膜（3）相连，或者所述石墨烯加热膜电极（8）内外表面的石墨烯加热膜（3）为一整体结构，所述石墨烯加热膜（3）边缘部向外侧翻折且将石墨烯加热膜电极（8）外表面完全覆盖。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其特征在于：所述石墨烯加热膜（3）为整体式结构或者分段式结构，若石墨烯加热膜（3）为分段式结构，在相邻两段石墨烯加热膜（3）之间搭接有石墨烯加热膜（3）。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其特征在于：所述风电叶片（1）表面铺覆的石墨烯加热膜（3）完全与风电叶片（1）接触并贴合，所述石墨烯加热膜电极（8）仅设置在石墨烯加热膜（3）外侧边缘区域。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其特征在于：在所述石墨烯加热膜（3）表面铺覆有绝缘层（4），在所述绝缘层（4）表面铺覆有防雷金属网层（5），所述防雷金属网层（5）覆盖整个石墨烯加热膜（3）的铺覆区域。6.根据权利要求5所述的基于石墨烯加热膜的风电叶片加热融冰系统，其特征在于：在所述防雷金属网层（5）表面铺覆有玻璃纤维布保护层（10），在整个叶片表面喷涂有防风沙耐腐蚀油漆层。7.一种基于石墨烯加热膜的风电叶片制作方法，其特征在于：在风电叶片成型后安装加热融冰系统，具体包括以下步骤：a）根据风电叶片表面的结冰特性及需铺覆加热膜区域情况，确定石墨烯加热膜的形状，在热塑性塑料薄膜上制作相应形状的石墨烯加热膜，所述石墨烯加热膜可用喷涂或滚涂方法制作；b）在风电叶片成型过程中，预先在叶片剪切腹板上铺设好用于加热融冰系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓杰，王其君，赵伟，赵萍，黄永东，钟贤和，王锋，羊森林，曾明伍，李维修，李杰，刘浩，韩东，李松林，王小青，张慧敏，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51