一种风电叶片的微波除冰系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风电叶片的微波除冰系统和方法，该系统本发明专利技术利用无人机可灵活操作性，通过红外摄像头对风电叶片进行全面拍摄，发现结冰点。RTK定位系统精准定位并记录风电叶片结冰点的坐标信息，全向雷达系统可控制无人机悬停在结冰点位置附近，保证无人机与风电叶片之间有2.5米的安全距离，以免无人机晃动对风电叶片造成损伤；喷头与喷嘴之间的舵机可调整喷头与喷嘴的方向，保证喷洒的准确性；FPV摄像头全程拍摄融冰除冰过程，并实时传递给操作手柄屏幕，使除冰清洗过程及时高效；地面系统能给给予系留无人机动力保证和信号保证，能使无人机在高空长续航，高响应的执行除冰任务。务。务。

【技术实现步骤摘要】
一种风电叶片的微波除冰系统和方法


[0001]本专利技术属于风能发电
，具体涉及一种风电叶片的微波除冰系统和方法。

技术介绍

[0002]随着全球环境问题和能源危机的日益严重，清洁能源越来越受到各国的重视。风能作为一种可再生能源蕴藏量巨大，分布面广，具有很大开发利用潜力。
[0003]风力发电机组的工作环境在风力资源较为丰富的室外，而在一些环境湿度大、降水量大、温度低的风场，当气温降到零摄氏度以下时，风力发电机叶片上可能就会结冰，冰附着在叶片上，改变了叶片翼型，不仅影响了叶片的气动性能，降低了风力发电机装置的发电效率，还增加了整个风力发电机装置的动静载荷，对整机强度和稳定性产生更为不利的影响。因此，防止和及时去除风机叶片上的结冰，对于保证风力发电机装置的正常高效运行有着极为重要的意义。
[0004]目前常见的叶片防冰/除冰技术包括：热力除冰、机械除冰、液体除冰等。热力除冰通常有内部设置空腔通入热溶液的方式、在叶片内部布置电阻丝。叶片内部设置空腔的方式会造成风电叶片应力集中，且该方式并不能完全去除叶片的冰层；叶片内部布置电阻丝的方式工艺复杂，成本高，且电阻丝加热性能无法保障。热力除冰技术的缺点是能耗相对较高，需额外引入加热器消耗电能，降低风力发电效率。机械除冰是用力学方法把结冰层破碎，再使碎冰在叶片表面被气流冲击而滑落，或者利用叶片旋转时的离心力或叶片微震的形式去除冰层。但该方式需要在风力发电机组建成初始就固定安装在每个叶片上，使用时间较长后导致设备失灵维修困难，且长时间运行时，会有齿根折断的风险。液体除冰主要是将除冰剂喷洒至叶片表面，以使风电叶片表面的结冰点降低或改变叶片表面与冰层的附着力，但现有的除冰剂会对环境造成二次污染，腐蚀叶片表面涂层，不可大面积喷涂在叶片表面。因此如何提供一种操作便捷，使用灵活，成本低，对风电叶片无腐蚀影响，不会对周围环境造成二次污染，除冰效率高的方法是风电叶片除冰
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种风电叶片的微波除冰系统和方法，以解决现有技术中除冰成本高，除冰效率低下，有齿根折断的风险。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种风电叶片的微波除冰系统，包括无人机本体，所述无人机本体包括本体结构，所述本体结构连接有六个折叠机架，每一个折叠机架的外端上部设置有螺旋桨；所述本体结构中设置有RTK定位单元和飞控单元；
[0008]所述本体结构的下部连接有粉末箱体，粉末箱体中设置有碳纤维压缩玻璃瓶，碳纤维压缩玻璃瓶连接有空气入口管路，碳纤维压缩玻璃瓶和空气入口管路之间设置有电磁阀，所述空气入口管路连接至喷杆；所述无人机本体中设置有吸波生热除冰剂粉末储存箱，吸波生热除冰剂粉末储存箱的下端连接有进料漏斗，进料漏斗的下端连接有可调节通槽，
可调节通槽的下端通过粉末入口管路和喷杆连通，所述进料漏斗和可调节通槽之间设置有气动阀门，喷杆的出口端设置有旋转喷嘴；
[0009]所述粉末箱体的下部连接有微波箱体，所述微波箱体内设置有电源，电源连接有磁控管，磁控管的前端连接有激励腔，激励腔的前端连接有天线。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]优选的，所述喷杆的内部设置有伸缩部分，所述伸缩部分的调节长度为1
‑
3m。
[0012]优选的，所述伸缩部分的内部设置有螺旋硅胶管路。
[0013]优选的，所述旋转喷嘴为金属雾化喷嘴，所述旋转喷嘴内部的喷雾区域为实心锥形。
[0014]优选的，所述可调节通槽的流量为0.3～0.8kg/min；所述碳纤维压缩玻璃瓶输出的空气流量为0.3～0.5m3/min；所述碳纤维压缩玻璃瓶的出口压力为0.4～0.6MPa。
[0015]优选的，所述吸波生热除冰剂粉末储存箱中装载有吸波生热除冰剂粉末；
[0016]以质量份数计，所述吸波生热除冰剂粉末由以下物质组成：石墨粉30～40份；活性炭粉10～25份；硅藻土5～10份；碳酸钠5～10份；氧化钙或无水氯化钙或无水氯化镁10～20份；铈铁合金粉末3～8份；铝粉3～5份；羧甲基纤维素2～5份；硼酸4～7份；蔗糖2～5份。
[0017]优选的，所述天线架装在移动铰座上，移动铰座固定设置在微波箱体中。
[0018]优选的，所述天线的微波发射频率为2400MHz～2500MHz。
[0019]优选的，所述无人机本体通过系留电缆连接有设置在地面的综合控制系统。
[0020]一种基于上述的除冰系统的风电叶片的微波除冰方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1，通过飞控单元控制无人机飞升至风电叶片高度，无人机悬停至风电叶片旁，无人机和风电叶片之间的水平距离＞3m；
[0022]步骤2，开启红外摄像头对风电叶片进行全方位拍摄，确定风电叶片的结冰点，开启RTK定位单元记录风电叶片结冰点的坐标信息；
[0023]步骤3，调整旋转喷嘴的方向，将旋转喷嘴对准结冰点，启动融冰喷洒装置喷出吸波生热除冰剂粉末，等待15秒；
[0024]步骤4，开启微波发射装置，将天线205调整方向对准粉末覆冰位置，促进吸波生热除冰剂清除冰块；
[0025]步骤5，当前位置结冰点完成工作后，无人机根据RTK定位单元，在飞控单元的控制下，飞行至下一个结冰点位置附近，继续进行除冰操作。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术公开了一种风电叶片的微波除冰系统，该系统本专利技术利用无人机可灵活操作性，通过红外摄像头对风电叶片进行全面拍摄，发现结冰点。RTK定位系统精准定位并记录风电叶片结冰点的坐标信息，全向雷达系统可控制无人机悬停在结冰点位置附近，保证无人机与风电叶片之间有2.5米的安全距离，以免无人机晃动对风电叶片造成损伤；喷头与喷嘴之间的舵机可调整喷头与喷嘴的方向，保证喷洒的准确性；FPV摄像头全程拍摄融冰除冰过程，并实时传递给操作手柄屏幕，使除冰清洗过程及时高效；地面系统能给给予系留无人机动力保证和信号保证，能使无人机在高空长续航，高响应的执行除冰任务。
[0028]本专利技术还公开了一种风电叶片的微波除冰方法，该方法配合融冰剂的使用，针对风电叶片结冰点，将微波融冰粉末均匀喷洒至除冰表面，其中的铝粉遇水后能在表面产生
微爆炸，使叶片表面覆冰产生裂纹，微波吸收发热融冰剂能更好的渗入冰与叶片之间的界面层。然后开启微波发射装置，将微波天线调整方向对准粉末覆冰位置，微波除冰吸收剂协同微波除冰，能更好的吸收微波能量，转变成热能，快速融冰。加速冰面界面分离，冰更容易脱落。具有吸收强，频带宽，融冰效率高等优势；采用环保除冰剂，将相应的除冰剂喷洒模块搭载在系留无人机上，协同无人机上的微波发射模块，通过远程遥控无人机，通过系留方式进行持续供电，可长时间滞空并高效去除风电叶片表面冰层，对风电叶片无腐蚀影响，不会对周围环境造成二次污染，操作灵活便捷。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片的微波除冰系统，其特征在于，包括无人机本体(1)，所述无人机本体(1)包括本体结构(101)，所述本体结构(101)连接有六个折叠机架(102)，每一个折叠机架(102)的外端上部设置有螺旋桨(103)；所述本体结构(101)中设置有RTK定位单元和飞控单元；所述本体结构(101)的下部连接有粉末箱体(313)，粉末箱体(313)中设置有碳纤维压缩玻璃瓶(301)，碳纤维压缩玻璃瓶(301)连接有空气入口管路(308)，碳纤维压缩玻璃瓶(301)和空气入口管路(308)之间设置有电磁阀(303)，所述空气入口管路(308)连接至喷杆(310)；所述无人机本体(1)中设置有吸波生热除冰剂粉末储存箱(304)，吸波生热除冰剂粉末储存箱(304)的下端连接有进料漏斗(305)，进料漏斗(305)的下端连接有可调节通槽(307)，可调节通槽(307)的下端通过粉末入口管路(309)和喷杆(310)连通，所述进料漏斗(305)和可调节通槽(307)之间设置有气动阀门(306)，喷杆(310)的出口端设置有旋转喷嘴(312)；所述粉末箱体(313)的下部连接有微波箱体(206)，所述微波箱体(206)内设置有电源(201)，电源(201)连接有磁控管(202)，磁控管(202)的前端连接有激励腔(203)，激励腔(203)的前端连接有天线(205)。2.根据权利要求1所述的风电叶片的微波除冰系统，其特征在于，所述喷杆(310)的内部设置有伸缩部分(311)，所述伸缩部分(311)的调节长度为1
‑
3m。3.根据权利要求2所述的风电叶片的微波除冰系统，其特征在于，所述伸缩部分(311)的内部设置有螺旋硅胶管路。4.根据权利要求1所述的风电叶片的微波除冰系统，其特征在于，所述旋转喷嘴(312)为金属雾化喷嘴，所述旋转喷嘴(312)内部的喷雾区域为实心锥形。5.根据权利要求1所述的风电叶片的微波除冰系统，其特征在于，所述可调节通槽(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨嵩，程广文，郭中旭，姚明宇，杨成龙，赵瀚辰，蔡铭，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：