【技术实现步骤摘要】
本技术涉及水平轴风力发电，尤其是涉及一种叶片内自发热系统及其叶片。
技术介绍
1、风力发电机在雨雪天气中，叶片表面常会出现结冰现象。特别是高海拔区域结合低温环境给叶片乃至整个风机都带来了严峻的考验。叶片表面结冰后，气动外形会发生改变，导致发电效率降低，同时增加了叶片及机组载荷。结冰量较大时，甚至需要停机来保证叶片及机组安全，还可能出现叶片折断或倒塔等安全事故。
2、目前，常见的叶片除冰方式主要有：
3、电加热除冰，是在叶片铺设内置加热网，结冰时加热网通电工作，可达到升温除冰的效果。但是需要铺设供电线路及加热网，施工难度大、维护成本高，且额外耗电量多；
4、超声波除冰，是在叶片内部布置超声波发射装置，可通过共振除去叶片表面的覆冰。但是也需要专门铺设供电线路及超声波装置，施工难度大且很难覆盖整个叶片表面，同时难以对超声波进行控制和监测；
5、热空气加热除冰，是通过鼓风机吹动热空气在叶片内腔循环，加热叶片局部或通体，可使叶片表面冰块融化和脱落。同样存在施工难度大、导热速度慢、热量利用率低等问题；
6、溶剂除冰，是通过在叶片表面喷洒除冰剂的方式除去叶片表面覆冰。但是需要人工或无人机进行操作，这种方式劳动强度大、停机时间长、除冰效果差且污染环境；
7、此外，在公开号cn113915079a，名称为叶片辅助装置、风力发电机组叶片及风力发电机组的专利中，公开了一种叶片辅助装置发热单元，其设置在叶根部分的腔体内，发热单元包括轨道和沿着轨道滑动的质量块，通过摩擦生热的方式实现
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种叶片内自发热系统及其叶片，以解决现有技术中存在的至少一种上述技术问题。
2、第一方面，为解决上述技术问题，本技术提供的一种叶片内自发热系统，包括若干布设于风电叶片内部的自发热装置，所述自发热装置包括惯性发电模块及电热模块：所述惯性发电模块，用于将叶片往复振动的动能转换为电能；所述电热模块，用于将所述惯性发电模块产生的电能转换为加热风电叶片的热能。
3、这样可以利用风电叶片在自身运动及外界气流相互作用下产生的耦合振动(具体原理：大型风力机是一种流-固耦合系统，细长的风电叶片具有多种弯曲和扭转振动模态。当叶片在流场作用下产生变形或运动时，叶片的变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体在叶片表面上的载荷分布和大小。其中一种弯曲和扭转振动模态是叶片扭转和挥舞产生的自激不稳定振动，与叶片的弯扭耦合有关，表现为叶片按照摆振固有频率进行挥舞/摆振/扭转的耦合振动。)，通过惯性发电模块将挥舞、摆振及扭转运动产生的往复动能自动转化为电能，再通过电热模块提供加热叶片的热能，从而实现对风电叶片加热除冰的效果，本方案加热速度快，可大幅减少热量传导损失，且不增加风电机组的额外耗电量；本方案结构简洁轻巧、安装维护方便，省去了铺设供电线路及加热网等繁琐工序，且不会引起叶片失稳及机组振动。
4、在一种可行的实施方式中，所述惯性发电模块具体为基于惯性块的电磁耦合往复式永磁直线发电机。
5、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置还包括温控模块，用于根据风电叶片温度控制自发热装置启停，这样可以在叶片温度低于预设温度下限时自动启动自发热装置运转除冰，当叶片温度高于预设温度上限时自动关停自发热装置，预设温度下限及预设温度上限可根据当地气候环境情况灵活进行设置。
6、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置还包括io模块，用于采集温控模块的数据并发出控制指令。
7、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置还包括无线传输模块,所述无线传输模块与所述io模块电连接，用于实现io模块与外部之间进行无线数据传输，这样可以将温控模块的数据外发，并接收外部指令控制自发热装置启停。
8、在一种可行的实施方式中，所述叶片内自发热系统还包括plc主站，所述plc主站设置有无线传输网关，用于通过无线传输模块接收数据，并发出控制自发热装置启停的指令，这样可以通过plc主站处理温控模块的数据、并结合环境温度、湿度及结冰探测条件等外部数据，向自发热装置发出启停指令，从而解决了非叶片结冰期、风电机组检修等特殊时期的自发热装置启停控制问题。
9、在一种可行的实施方式中，所述无线传输模块为lora终端，所述无线传输网关为lora网关，若干lora终端分别与lora网关无线连接。
10、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置还包括电池，用于将惯性发电模块产生的部分电能进行存储，并为无线传输模块及io模块供电。
11、第二方面，基于相同的设计构思，本申请还提供了一种叶片，采用了上述叶片内自发热系统，若干自发热装置均匀布设在所述叶片内部的腹板上，这样可将自发热装置安装在叶片内部平坦的腹板上，并通过腹板及叶片内部空气将热量传导至叶片外表面，实现除冰效果。
12、在一种可行的实施方式中，若干所述自发热装置通过粘接方式固定于所述腹板上，这样可以避免打孔导致的叶片结构损伤。
13、在一种可行的实施方式中，若干所述自发热装置均匀布设在所述腹板面向叶片前缘的一面，这样便于加热去除叶片前缘的冰雪，适用于后扭心叶片等叶片前缘冰雪较多的情况。
14、在一种可行的实施方式中，若干所述自发热装置均匀布设在所述腹板面向叶片后缘的一面，这样便于加热去除叶片后缘的冰雪，适用于前扭心叶片等叶片后缘冰雪较多的情况。
15、在一种可行的实施方式中，若干所述自发热装置均匀布设在靠近叶片前缘的腹板面向叶片前缘的一面以及靠近叶片后缘的腹板面向叶片后缘的一面上，这样便于同时加热去除叶片前后缘的冰雪，适用于叶片前后缘冰雪均较多的情况。
16、在一种可行的实施方式中，若干所述自发热装置均匀布设在叶片气动力心、叶片扭心及叶片重心等在所述腹板的投影点上，以便确保叶片的关键位置不会结冰。
17、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置包括若干种尺寸规格，所述尺寸规格的大小对应于发热功率的大小，这样可以根据叶片内部的空间及除冰发热功率需求，灵活选择合适大小的自发热装置进行安装。
18、在一种可行的实施方式中，所述自发热装置的侧壁设置有插接结构，用于将两个自发热装置快速插接为一体，这样可以进行模块化组合，根据叶片内部的空间及除冰发热功率需求，灵活组合成合适大小的自发热装置进行安装。
19、采用上述技术方案，本技术具有如下有益效果：
20、本技术提供的一种叶片内自发热系统及其叶片，结构紧凑简洁，无需在叶片制造过程中预埋电加热材料，后序维修保养方便；便于现役运行风电叶片改造施工，无需额外电源、无需变动风机原有电控系统部件、无需改变风机原有配电电缆及滑环等部件、无需在叶片内部署导热管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叶片内自发热系统，其特征在于，包括若干布设于风电叶片内部的自发热装置，所述自发热装置包括惯性发电模块及电热模块：所述惯性发电模块，用于将叶片往复振动的动能转换为电能；所述电热模块，用于将所述惯性发电模块产生的电能转换为加热风电叶片的热能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述惯性发电模块具体为基于惯性块的电磁耦合往复式永磁直线发电机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括温控模块，用于根据风电叶片温度控制自发热装置启停。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括IO模块，用于采集温控模块的数据并发出控制指令。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括无线传输模块,所述无线传输模块与所述IO模块电连接，用于实现IO模块与外部之间进行无线数据传输。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括PLC主站，所述PLC主站设置有无线传输网关，用于通过无线传输模块接收数据，并发出控制自发热装置启停的指令。
7.根据权利要
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括电池，用于将惯性发电模块产生的部分电能进行存储，并为无线传输模块及IO模块供电。
9.一种采用如权利要求1～8中任一所述系统的叶片，其特征在于，若干自发热装置均匀布设在所述叶片内部的腹板上。
10.根据权利要求9所述的叶片，其特征在于，若干所述自发热装置均匀布设在靠近叶片前缘的腹板面向叶片前缘的一面以及靠近叶片后缘的腹板面向叶片后缘的一面上。
...【技术特征摘要】
1.一种叶片内自发热系统，其特征在于，包括若干布设于风电叶片内部的自发热装置，所述自发热装置包括惯性发电模块及电热模块：所述惯性发电模块，用于将叶片往复振动的动能转换为电能；所述电热模块，用于将所述惯性发电模块产生的电能转换为加热风电叶片的热能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述惯性发电模块具体为基于惯性块的电磁耦合往复式永磁直线发电机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括温控模块，用于根据风电叶片温度控制自发热装置启停。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括io模块，用于采集温控模块的数据并发出控制指令。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自发热装置还包括无线传输模块,所述无线传输模块与所述io模块电连接，用于实现io模块与外部之间进行无线数据传输。...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵广宇，王帅，刘昊，江军谊，
申请(专利权)人：润阳能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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