一种风力发电机组融冰装置及融冰方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种风力发电机组融冰装置及融冰方法。
【背景技术】
[0002]目前，风力发电技术在清洁能源领域中日渐趋于成熟并被广泛应用。由于风力发电机组通常安装在风力资源丰富的高海拔地区，因此受高海拔低温气候条件所限，风力发电机组的叶片或出现覆冰现象，叶片覆冰后由于迎风面会发生变化，这将影响到风力发电机组设计的正常工作符合，为避免叶片覆冰，风力发电机组设计中经常有融冰需求。现有技术中，叶片的融冰方法通常是为:在叶片内部预埋加热电阻丝，在叶片覆冰时，通过加热电阻丝使风机叶片温度升高，达到对风机叶片融冰的效果。
[0003]但是，在叶片内预埋加热电阻丝，会在叶片载荷及风阻设计等方面对叶片设计造成很大的影响，需要重新设计叶片，增加了叶片设计的复杂度。并且不利于控制风力发电机组的整体的设备成本。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种风力发电机组融冰装置及融冰方法，无需在叶片内预埋加热电阻丝，能够在对叶片有效融冰的同时降低叶片设计复杂度。
[0005]第一方面，提供一种风力发电机组融冰装置，包括驱动单元和加热单元，其中所述加热单元包括用于输出热量的加热面；
[0006]驱动单元，用于驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面；
[0007]加热单元，用于通过加热面输出的热量对所述叶片进行融冰。
[0008]可选的，所述驱动单元还用于根据所述风力发电机组各个叶片输出的力矩和/或所述风力发电机组的效率判断所述叶片上的覆冰程度，当所述叶片上覆冰程度满足预设条件时，驱动所述叶片旋转至融冰装置的加热面。
[0009]可选的，所述驱动单元还用于控制所述叶片的桨距角，使得所述叶片旋转变桨，或者控制所述叶片的迎风面与所述加热面正对。
[0010]可选的，所述风力发电机组融冰装置固定设置于所述风力发电机组的风机塔筒外壁。
[0011]可选的，所述风力发电机组融冰装置的加热面设置于所述叶片旋转面的任一半径方向。
[0012]可选的，所述加热面为U型面，在对所述叶片融冰时，所述叶片位于所述U型面的槽内。
[0013]第二方面，提供一种风力发电机组融冰方法，
[0014]驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面；
[0015]通过所述融冰装置的加热面输出的热量对所述叶片进行融冰。
[0016]可选的，所述驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面之前还包括:
[0017 ]根据所述风力发电机组各个叶片输出的力矩和/或所述风力发电机组的效率判断所述叶片上的覆冰程度，当所述叶片上覆冰程度满足预设条件时，驱动所述叶片旋转至融冰装置的加热面。
[0018]可选的，在通过所述融冰装置的加热面输出的热量对所述叶片进行融冰前，还包括:
[0019]控制所述叶片的桨距角，使得所述叶片旋转变桨，或者使得所述叶片的迎风面与所述加热面正对。
[0020]本发明的实施例提供的风力发电机组融冰装置及融冰方法中，融冰装置能够驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面;通过所述融冰装置的加热面输出的热量对所述叶片进行融冰，从而无需在叶片内预埋加热电阻丝，能够在对叶片有效融冰的同时降低叶片设计复杂度，并有效控制了风力发电机组的设备成本。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明的实施例提供的一种风力发电机组融冰装置的示意图；
[0023]图2为本发明的实施例提供的另一种风力发电机组融冰装置的示意图；
[0024]图3为本发明的实施例提供的一种融冰方法的流程示意图；
[0025]图4为本发明的实施例提供的另一种融冰方法的流程示意图；
[0026]图5为本发明的实施例提供的叶片静态力矩的示意图；
[0027]图6为本发明的实施例提供的叶片动态力矩的示意图；
[0028]图7为本发明的实施例提供的风力发电机组融冰装置的结构示意图；
[0029]图8为本发明的实施例提供的风力发电机组融冰装置的一种U型加热面的示意图；
【具体实施方式】
[0030]现在参照附图描述多个实施例，其中用相同的附图标记指示本文中的相同元件。在下面的描述中，为便于解释，给出了大量具体细节，以便提供对一个或多个实施例的全面理解。然而，很明显，也可以不用这些具体细节来实现所述实施例。在其它例子中，以方框图形式示出公知结构和设备，以便于描述一个或多个实施例。
[0031]参照图1、2所示，本发明的实施例提供一种风力发电机组融冰装置，其中，该风力发电机组融冰装置11包括用于向风力发电机组13的叶片14输出热量的加热面12，其中输出热量的形式可以包括热辐射、空气对流导热等方式，该风力发电机组融冰装置11的加热面12设置于叶片14旋转面的任一半径方向；示例性地，如图1所示该风力发电机组融冰装置11固定设置于风力发电机组13的风机塔筒外壁15上，或者如图2所示该风力发电机组融冰装置11设置于风力发电机组13的前方。其中，在叶片14与加热面12正对时，该加热面12的长度大于或等于叶片14的长度，其中，所述正对是指叶片14的平面与加热面12的平面平行。
[0032]通过上述风力发电机组融冰装置进行融冰的方法具体包括如下步骤:参照图3所示，
[0033]101、驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面；
[0034]102、通过所述融冰装置的加热面输出的热量对所述叶片进行融冰。
[0035]本发明的实施例提供的风力发电机组融冰装置及融冰方法中，融冰装置能够驱动所述风力发电机组中覆冰的叶片旋转至融冰装置的加热面;通过所述融冰装置的加热面输出的热量对所述叶片进行融冰，从而无需在叶片内预埋加热电阻丝，能够在对叶片有效融冰的同时降低叶片设计复杂度，并有效控制了风力发电机组的设备成本。
[0036]参照图4所示，提供另一种融冰方法，包括如下步骤:
[0037]201、根据所述风力发电机组各个叶片输出的力矩和/或风力发电机组的效率判断所述叶片上的覆冰程度。
[0038]其中，判断单个叶片上的覆冰过程可以通过测量各个叶片的力矩来实现，可以有针对性的对覆冰最严重的叶片进行融冰，其中，测量各个叶片的力矩可以包括测量叶片静态力矩、叶片动态力矩或者这二者的结合。
[0039]参照图5所示，叶片静态力矩可以包括:风机叶片经过缓慢旋转使得待测量叶片51旋转至与水平面呈特定角度Θ而静止时，叶片重心52对旋转轴53产生的静态力矩τ，特别地，该特定角度Θ可以为0度，即与水平面平行。
[0040]参照图6所示，叶片动态力矩可以包括:风机叶片在正常旋转时待测量叶片61旋转至与水平面呈特定角度Θ时，叶片重心62受重力对旋转轴63产生的重力力矩τ?以及叶片重心62受离心力对旋转轴63产生的离心力力矩τ2的合力矩，特别地，该特定角度Θ可以为0度，即与水平面平行。
[0041]通过在相同条件下，将待测量叶片最初安装时的初始静态力矩或初始动态力矩与运行一段时间后待测量叶片的静态力矩或动态力矩进行比较，来判断待测量叶片上的覆冰程度，其中，相同条件:对于静态力矩来说，是指相同的特定角度等;对于动态力矩来说，是指相同的风机速度和相同的特定角度等。
[0042]判断整机所有叶片的整体覆冰程度可以通过比较风力发电机组的效率来实现，其中，风力发电机组的效率可以包括风力发电机组的功率曲线，当相同条件下风力发电机组的效率低于预定值时，判断整机所有叶片的整体覆冰程度满足预设条件，开始依次对整机的各个叶片进行融冰。其中，所述相同条件包括相同的风机转速。本领域的技术人员可以理解，判断叶片上的覆冰程度还可以包括上述两种方式的组合。
[0043]202、当所述叶片上覆冰程度满足预设条件时，驱动所述叶片旋转至融冰装置的加热面。
[0044]其中在步骤201中通过判断叶片上的覆冰程度对叶片进行融冰，例如在叶片上的覆冰比较严重时对叶片进行融冰，在叶片上覆冰不影响风力发电机组正常负荷时不对叶片进行融冰，有利于降低融冰能源的消耗，此外，融冰装置可以优先对覆冰情况最严重的叶片进行融冰，以尽快改善风机的有效负荷。
[0045]203、控制叶片的桨距角。
[0046]步骤203中通过控制叶片的桨距角使得所述叶片旋转变桨，或者使得所述叶片的迎风面与所述加热面正对。从而提高融冰的均匀性以及融冰效率。
[0047]204、通过所述融冰装置的加