基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统技术方案

本发明专利技术公开了基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统，包括控制器、加热器、通风管、冰探测器、温湿度传感器、电动涡轮增压器、多个叶片内温度传感器。温湿度传感器与风机轮毂连接，冰探测器与风机叶片连接；通风管安装在两叶片内支撑骨架挡板内侧；加热器安装在通风管的前端，电动涡轮增压器安装在加热器前端的进风口处；多个叶片内温度传感器安装均布暗转在风机叶片上；控制器分别与温湿度传感器、冰探测器、加热器、电动涡轮增压器、叶片内温度传感器电性连接；本发明专利技术通过对加热器功率和电动涡轮增压器的涡轮转速进行闭环线性控制，使得系统能耗、使用成本更低、加热更均匀，有效防止和去除结冰，提高风机叶片的使用寿命和性能。

【技术实现步骤摘要】
基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统
本专利技术涉及风力发电领域，特别涉及基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统。
技术介绍
在温度低，湿度大，海拔高的地方，风机叶片很容易结冰。叶片结冰后会导致叶片过载和载荷不均衡，造成风机运行效率降低。叶片结冰状态下继续运行还会改变叶片原有的翼型，导致桨叶气动性能恶化，造成风能捕获能力急剧下降，积冰严重时载荷增加，震动加剧，严重时甚至会导致叶片断裂，对发电机组产生非常大的危害。结冰严重时，机组必须脱网停机，机组利用率下降，造成发电量损失。另外叶片结冰后，随着温度升高，冰块就会脱落，脱落冰块被甩出的距离可达1.5倍叶尖高度，对机组和现场人员会造成较大的安全隐患。但是，现有的空气加热的风机叶片除冰系统存在除冰速度慢、能耗大、成本高、加热不均匀、热风难以到达叶尖等技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能有效防止风机叶片结冰，并使风机叶片加热均匀、有效去除风机叶片上的结冰，且能耗和成本低的基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统，包括风机轮毂、风机叶片、叶片内支撑骨架挡板，所述风机叶片与风机轮毂连接，所述叶片内支撑骨架挡板与风机叶片连接；还包括控制器、加热器、通风管、冰探测器、温湿度传感器、电动涡轮增压器、多个叶片内温度传感器；所述温湿度传感器与风机轮毂连接；所述冰探测器与风机叶片连接；所述通风管安装在两叶片内支撑骨架挡板内侧，并在通风管上设置通风孔；所述加热器安装在通风管前端的进风口处，所述电动涡轮增压器安装在加热器前端的进风口处的风机叶片上；所述叶片内温度传感器安装在叶片内支撑骨架挡板的外侧和内腔；所述控制器分别与温湿度传感器、冰探测器、加热器、电动涡轮增压器、叶片内温度传感器电性连接；当冰探测器没有结冰信号输出时，控制器根据温湿度传感器所探测到的温湿度信息，向加热器发送控制指令，控制加热器小功率运行，防止风机叶片结冰；当冰探测器有结冰信号输出时，控制器将根据结冰厚度控制加热器大功率运行；使风机叶片的温度上升去除结冰；控制器根据当叶片内温度传感器所监测的温度信息，对电动涡轮增压器转速进行调节，以使从加热器出来的热风迅速到达风机叶片的远端，使风机叶片受热均匀。进一步地，所述控制器对加热器输出功率的控制为闭环线性控制。进一步地，所述控制器对电动涡轮增压器涡轮转速的控制为闭环线性控制。进一步地，所述通风管的末端分别与两叶片内支撑骨架挡板的内侧连接，将风机叶片分割成多个通道；所述通风管的内腔与两叶片内支撑骨架挡板末端的内侧形成送风通道；通风管外侧与两叶片内支撑骨架挡板的内侧形成内回风通道；所述两叶片内支撑骨架挡板的外侧形成外回风通道；所述送风通道与外回风通道在两叶片内支撑骨架挡板的顶端联通。进一步地，所述叶片内温度传感器为14个，分别均布安装在两叶片内支撑骨架挡板的两侧。进一步地，所述加热器、电动涡轮增压器安装在风机叶片与风机轮毂连接端的风机叶片的根部。采用上述技术方案，由于采用了控制器、加热器、通风管、冰探测器、温湿度传感器、电动涡轮增压器、多个叶片内温度传感器等技术特征。通过控制器对加热器、电动涡轮增压器闭环线性控制，通风管将风机叶片分割成多个通道，使得本专利技术能实时监测外部环境的温湿度，并根据温湿度的变化，以及结冰情况等做出相适应的控制，及时调整加热器的输出功率和电动涡轮增压器的涡轮转速，有效防止风机叶片结冰和叶片内部温度均衡控制。当出现突变的天气变化，风机叶片结冰后，控制器能根据结冰探测器的冰厚信号有效控制和调整加热器的输出功率，并根据布置在风机叶片内部各点的温度传感器检测值有效控制和调整电动涡轮增压器的涡轮转速，使风机叶片加热更均匀、有效去除风机叶片上的结冰。同时本专利技术的工作状态是根据风机叶片运行的外部环境变化，以及风机叶片结冰的状态实时进行调整工作的，有效降低了系统的运行能源消耗和运行成本，具有更高经济效益。附图说明图1为本专利技术主体结构示意图；图2为图1中Ⅰ局部放大示意图；图3为本专利技术加热器闭环线性控制原理示意图；图4为本专利技术电动涡轮增压器闭环线性控制原理示意图图5为本专利技术加热器出风口参考温度T*设定原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如附图1和附图2所示，基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统，包括风机轮毂1、风机叶片2、叶片内支撑骨架挡板3。将风机叶片2与风机轮毂1连接，叶片内支撑骨架挡板3与风机叶片2连接。还包括控制器4、加热器5、通风管6、冰探测器7、温湿度传感器8、电动涡轮增压器9、多个叶片内温度传感器10。将温湿度传感器8与风机轮毂1连接，冰探测器7与风机叶片2连接。将通风管6安装在两叶片内支撑骨架挡板3的内侧，并在通风管6上设置通风孔11。将加热器5安装在通风管6前端的进风口处，将电动涡轮增压器9安装在加热器5前端的进风口处的风机叶片上。将多个叶片内温度传感器10安装在两块叶片内支撑骨架挡板3的外侧和内腔；并将控制器4分别与温湿度传感器8、冰探测器7、加热器5、电动涡轮增压器9、叶片内温度传感器10电性连接。当冰探测器7没有结冰信号输出时，控制器4根据温湿度传感器8所探测到的温湿度信息，向加热器5发送控制指令，控制加热器5小功率运行，防止风机叶片2结冰。当冰探测器7有结冰信号输出时，控制器4将根据结冰厚度控制加热器5大功率运行；使风机叶片的温度上升去除结冰。控制器4根据当叶片内温度传感器10所监测的温度信息，对电动涡轮增压器9的转速进行调节，以使从加热器5出来的热风迅速到达风机叶片2的远端，使风机叶片2受热均匀。上述技术方案，通过控制器4分别与温湿度传感器8、冰探测器7、加热器5、电动涡轮增压器9、叶片内温度传感器10电性连接。实现实时监测风机叶片2运行的外部环境，当温湿度传感器8探测到的温度降低、湿度较高时，有可能出现结冰现象时，控制器4将控制加热器5、电动涡轮增压器9运行在较小的功率，使风机叶片2的温度在零度以上，有效防止风机叶片2出现结冰现象。当风机叶片的外部环境温度骤然变化，使风机叶片2出现结冰现象时，控制器4将控制加热器5、电动涡轮增压器9运行在较大的功率，使风机叶片2的温度升高，风机叶片2上的结冰融化，有效去除结冰。为了进一步降低能源消耗、降低运行成本，对加热器5输出功率的控制采用闭环线性控制。如附图3所示：其中，T*为加热器出风口的参考温度，T1为加热器5出风口实际温度值。通过PWM驱动使加热器5的功率线性输出，从而实现对加热器5出风口温度T1的线性控制。当冰探测器7未探测到结冰，没有结冰信号输出时，T*由控制器4根据温湿度传感器8所探测到的温湿度变化，以及温湿度变化趋势所确定。在冰探测器7探测到结冰信号时，T*则根据冰层厚度来设定。为了再进一步降低能源消耗、降低运行成本，保证加热的均匀性，提高风机叶片的运行性能，控制器4对电动涡轮增压器9涡轮转速的控制为闭环线性控制。具体实施中，如附图4所示，通过PWM驱动实现电动涡轮增压器的涡轮转本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统，包括风机轮毂、风机叶片、叶片内支撑骨架挡板，所述风机叶片与风机轮毂连接，所述叶片内支撑骨架挡板与风机叶片连接；其特征在于，还包括控制器、加热器、通风管、冰探测器、温湿度传感器、电动涡轮增压器、多个叶片内温度传感器；所述温湿度传感器与风机轮毂连接；所述冰探测器与风机叶片连接；所述通风管安装在两叶片内支撑骨架挡板内侧，并在通风管上设置通风孔；所述加热器安装在通风管前端的进风口处，所述电动涡轮增压器安装在加热器前端的进风口处的风机叶片上；所述多个叶片内温度传感器安装在两块叶片内支撑骨架挡板的外侧和内腔；所述控制器分别与温湿度传感器、冰探测器、加热器、电动涡轮增压器、叶片内温度传感器电性连接；当冰探测器没有结冰信号输出时，控制器根据温湿度传感器所探测到的温湿度信息，向加热器发送控制指令，控制加热器小功率运行，防止风机叶片结冰；当冰探测器有结冰信号输出时，控制器将根据结冰厚度控制加热器大功率运行；使风机叶片的温度上升去除结冰；控制器根据当叶片内温度传感器所监测的温度信息，对电动涡轮增压器转速进行调节，以使从加热器出来的热风迅速到达风机叶片的远端，使风机叶片受热均匀。...

【技术特征摘要】
1.基于空气加热的风机叶片防冰、除冰系统，包括风机轮毂、风机叶片、叶片内支撑骨架挡板，所述风机叶片与风机轮毂连接，所述叶片内支撑骨架挡板与风机叶片连接；其特征在于，还包括控制器、加热器、通风管、冰探测器、温湿度传感器、电动涡轮增压器、多个叶片内温度传感器；所述温湿度传感器与风机轮毂连接；所述冰探测器与风机叶片连接；所述通风管安装在两叶片内支撑骨架挡板内侧，并在通风管上设置通风孔；所述加热器安装在通风管前端的进风口处，所述电动涡轮增压器安装在加热器前端的进风口处的风机叶片上；所述多个叶片内温度传感器安装在两块叶片内支撑骨架挡板的外侧和内腔；所述控制器分别与温湿度传感器、冰探测器、加热器、电动涡轮增压器、叶片内温度传感器电性连接；当冰探测器没有结冰信号输出时，控制器根据温湿度传感器所探测到的温湿度信息，向加热器发送控制指令，控制加热器小功率运行，防止风机叶片结冰；当冰探测器有结冰信号输出时，控制器将根据结冰厚度控制加热器大功率运行；使风机叶片的温度上升去除结冰；控制器根据当叶片内温度传感器所监测的温度信息，对电动涡轮增压器转速进行调节，以使从加热器出来的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：范必双，孟庆辉，刘志龙，
申请(专利权)人：湖南拓天节能控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43