一种风力机叶片及防覆冰除覆冰方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106762392A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201710035412.2(22)申请日2017.01.17(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#申请人北华航天工业学院(72)发明人肖成刘作军张磊(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人赵凤英付长杰(51)Int.Cl.F03D1/06(2006.01)F03D80/40(2016.01)F03D80/60(2016.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种风力机叶片及防覆冰除覆冰方法(57)摘要本发明涉及一种风力机叶片及防覆冰除覆冰方法，包括叶壳，叶壳从内到外由叶壳夹芯上层、中间层和表层构成，其特征在于在叶壳的表层的迎风面和背风面沿叶片高度方向上铺设若干数量的加热电阻丝，形成加热电阻丝分布层，在加热电阻丝分布层上再铺设涂层；沿着叶片的轮廓边缘设有汇流条，若干数量的加热电阻丝均与叶片轮廓边缘的汇流条连接，所述汇流条的两端与叶片根部的两个接线柱连接，通过接线柱将汇流条与外部供电电路连接；叶片整体分为叶片前缘和叶片中后部两部分，叶片前缘与叶片中后部的长度比为1:1.2-1.5，位于叶片前缘的加热电阻丝的数量为位于叶片中后部的加热电阻丝的数量的2-3倍，所有加热电阻丝除长短不同外。CN106762392ACN106762392A权利要求书1/2页1.一种风力机叶片，包括叶壳，叶壳从内到外由叶壳夹芯上层、中间层和表层构成，其特征在于在叶壳的表层的迎风面和背风面沿叶片高度方向上铺设若干数量的加热电阻丝，形成加热电阻丝分布层，在加热电阻丝分布层上再铺设涂层；沿着叶片的轮廓边缘设有汇流条，若干数量的加热电阻丝均与叶片轮廓边缘的汇流条连接，所述汇流条的两端与叶片根部的两个接线柱连接，通过接线柱将汇流条与外部供电电路连接；叶片整体分为叶片前缘和叶片中后部两部分，叶片前缘与叶片中后部的长度比为1:1.2-1.5，位于叶片前缘的加热电阻丝的数量为位于叶片中后部的加热电阻丝的数量的2-3倍，所有加热电阻丝除长短不同外，其规格材料完全相同，迎风面加热电阻丝的数量为背风面加热电阻丝数量的1.7-2.3倍；且位于叶片前缘的加热电阻丝之间、位于叶片中后部的加热电阻丝之间均等距布置；在叶片中后部和叶片前缘均设置有重量传感器，且重力传感器位于叶壳的表层上；在叶壳夹芯上层上且位于叶片中后部、在中间层上且位于叶片中部及在表层上安装重量传感器的位置附近均安装有温度传感器，重量传感器和温度传感器均与外部供电电路连接，且重量传感器和温度传感器同时与MCU连接。2.根据权利要求1所述的风力机叶片，其特征在于所述加热电阻丝为KanthalA-1的电阻丝，电阻率是1.45μΩ.m；所述温度传感器为PT100铂电阻元件，测量范围为-200～+200℃；所述重量传感器选用微型测力传感器EVT-14D-500G，量程为0-500g，温度范围在-10℃～60℃。3.一种风机叶片防覆冰除覆冰方法，其特征在于该方法使用权利要求1或2所述的叶片，通过该方法能保持叶片整体温度在10℃以上，具体步骤是：1)将叶片与外部供电电路连接：加热电阻丝连接到叶片轮廓边缘两侧的汇流条，汇流条的两端与叶片根部的两个接线柱连接，通过接线柱将汇流条与外部供电电路连接；即一个接线柱通过IGBT与金属滑环连接，另一个接线柱连接另一个金属滑环，在每个金属滑环表面设有碳刷，碳刷与金属滑环接触，两个碳刷的另一端分别连接动力电源的输入、输出端，最终获取电力；重量传感器和温度传感器与MCU连接，同时PWM与MCU也进行数据通讯；PWM与IGBT连接；2)将叶片温度分区控制：将叶片温度分成四个温度区间，即0℃以下、0-3℃、3-10℃和10℃以上，不同的温度区间实行不同的控制策略；设置叶片中后部的重量传感器工作优先级低于叶片中后部的温度传感器，叶片前缘的重量传感器工作优先级高于叶片前缘的温度传感器；3)除去叶片中后部覆冰：通过MCU控制IGBT的工作频率，叶片中后部的温度传感器的测量温度低于0℃时，叶片中后部加热电阻丝全开实现全部加热，进行融冰；当叶片中后部的温度传感器测量温度为0-3℃时，叶片中后部加热电阻丝开1s关断1s；当叶片中后部的温度传感器测量温度为3-10℃时，叶片中后部加热电阻丝开1s关断3s；当叶片中后部的温度传感器测量温度为10℃以上，叶片中后部的重量传感器8感受覆冰重量高于30g，叶片中后部加热电阻丝开1s关断9s；叶片中后部的重量传感器感受覆冰重量低于30g，叶片中后部加热电阻丝不工作；4)除去叶片前缘覆冰：先判断叶片前缘的重量传感器的工作情况，若覆