叶片的加热除冰系统及其方法、叶片和风力发电机组与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种叶片的加热除冰系统及其方法、叶片和风力发电机组。

背景技术：

目前，风力发电机组多被安装在环境恶劣的偏远区域，这些偏远区域的冬季气温较低和湿度较大，很容易造成叶片表面出现结冰现象。一方面，叶片表面结冰会造成叶片的质量增加，使叶片的连接部件承受更多载荷，导致叶片连接部件的寿命降低；另一方面，叶片表面结冰会对叶片表面的气动性能造成影响，导致风力发电机组的发电量降低。

现有技术中，为解决叶片表面的结冰问题，通常使用加热器加热叶片根部的空气，然后将热空气传送至叶片内部腔体，以对叶片进行间接加热，达到叶片表面的除冰效果。

但是，由于叶片腔体空间较大，导致热量分布不均匀，出现加热功率较高，但是叶片表面的除冰效果却不理想的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种叶片的加热除冰系统及其方法、叶片和风力发电机组，能够将叶片腔体分隔为多个加热区域，分别每个加热区域进行加热，从而能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

第一方面，本发明实施例提供叶片的加热除冰系统，该加热除冰系统包括：

隔离装置，设置于叶片腔体内，并将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔为沿叶片长度方向依次分布的多个子腔体；

加热装置，每个子腔体内分别设置有加热装置；

控制器，用于响应于叶片除冰指令，分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的加热装置的开闭，以对多个子腔体进行加热。

在第一方面的一些实施例中，加热除冰系统还包括多个温度传感器，多个温度传感器分别设置于多个子腔体内，每个子腔体内分别设置有多套加热装置，其中，控制器还用于根据温度传感器感测的温度，分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的每套加热装置的开闭。

在第一方面的一些实施例中，温度传感器安装于子腔体内远离加热装置的位置。

在第一方面的一些实施例中，每个子腔体内包括第一加热装置和第二加热装置，第一加热装置的加热功率小于第二加热装置的加热功率；控制器还用于控制每个子腔体内的第一加热装置持续开启，及根据每个子腔体内的温度控制每个子腔体内的第二加热装置的开闭。

在第一方面的一些实施例中，每套加热装置包括加热器和对应的加热管道，其中，加热器设置于叶片腔体内靠近叶根的部分腔体中；加热管道的一端与加热器连通，另一端依次穿过多个子腔体；控制器还用于响应于叶片除冰指令，控制加热器的开闭，且分别控制加热管道位于每个子腔体内的部分管道的开闭。

在第一方面的一些实施例中，加热管道位于每个子腔体内的部分管道上设置有开关阀，控制器还用于分别控制加热管道位于每个子腔体内的开关阀的开闭。

在第一方面的一些实施例中，加热管道位于每个子腔体内的部分管道上还设置有出气支管，出气支管的直径小于加热管道的直径，开关阀设置于出气支管和加热管道的连接处。,

在第一方面的一些实施例中，出气支管沿平行于加热管道的方向延伸，且出气支管上设置有多个出气孔。

在第一方面的一些实施例中，多个出气孔的开口朝向叶片前缘。

在第一方面的一些实施例中，每套加热装置还包括固态继电器，其中，固态继电器用于根据控制器的频率控制信号向加热器输出电源控制信号；加热器用于根据电源控制信号输出相应的加热功率。

在第一方面的一些实施例中，每套加热装置还包括鼓风机，鼓风机靠近加热器设置，其中，控制器还用于控制鼓风机的开闭，以使加热后的空气形成热风送入对应的加热管道。

在第一方面的一些实施例中，每套加热装置还包括交流接触器，交流接触器用于根据控制器的启停控制信号，控制鼓风机的启动和停机。

在第一方面的一些实施例中，隔离装置包括：

沿叶片的延伸方向设置的第一挡板，将叶片腔体分隔为第一空气回流区域和第一叶片前缘区域；

多块竖直设置的第二挡板，将第一叶片前缘区域分隔为沿叶片长度方向设置的多个子腔体。

在第一方面的一些实施例中，隔离装置包括：

竖直设置的第三挡板和第四挡板，将叶片腔体分隔为自叶片的尖部至根部依次设置的叶尖腔体、中间腔体和叶根腔体；

沿叶片的延伸方向设置的第五挡板，将中间腔体分隔为第二空气回流区域和第二叶片前缘区域；

多块竖直设置的第六挡板，将第二叶片前缘区域分隔为沿叶片长度方向分布的多个前缘子腔体。

在第一方面的一些实施例中，在第三挡板的靠近空气回流区域的部分挡板上开设有对应叶尖腔体的空气回流口；在第四挡板的靠近空气回流区域的部分挡板上设置有对应叶根腔体的空气回流口；及在第六挡板的位于每个子腔体的部分挡板上设置有对应每个前缘子腔体的空气回流口。

第二方面，本发明实施例提供了一种叶片的加热除冰方法，用于如上所述的叶片的加热除冰系统，该加热除冰方法包括：对多个子腔体进行优先级排序；响应于叶片除冰指令，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的每套加热装置的开闭，以对多个子腔体进行加热。

在第二方面的一些实施例中，对多个子腔体进行优先级排序包括：按照自叶片尖部至根部的位置顺序对多个子腔体进行优先级排序。

在第二方面的一些实施例中，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的每套加热装置的开闭包括：根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的每套加热装置的开闭。

在第二方面的一些实施例中，每个子腔体内包括第一加热装置和第二加热装置，第一加热装置的加热功率小于第二加热装置的加热功率；根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置中的每套加热装置的开闭包括：控制每个子腔体内的第一加热装置持续开启；及根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的第二加热装置的开闭。

在第二方面的一些实施例中，第二加热装置包括加热器和对应的加热管道，加热管道位于每个子腔体内的部分管道上设置有开关阀；根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的第二加热装置的开闭包括：控制加热器启动，及根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的开关阀的开闭。

在第二方面的一些实施例中，第二加热装置还包括固态继电器，控制加热器启动包括：向固态继电器输出频率控制信号；根据频率控制信号，固态继电器向加热器输出频率递增的电源控制信号，直到电源控制信号的频率值达到第一预定频率值，固态继电器向加热器持续输出第一预定频率值对应的电源控制信号；加热器根据电源控制信号输出相应的加热功率。

在第二方面的一些实施例中，第二加热装置还包括鼓风机，加热除冰方法还包括：当电源控制信号对应的频率值达到第二预定频率值时，控制鼓风机启动，第二预定频率值小于第一预定频率值。

在第二方面的一些实施例中，根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的开关阀的开，包括：

控制多个子腔体中的最高优先级子腔体内的开关阀打开，及其他子腔体内的开关阀关闭，对最高优先级子腔体进行加热；

若最高优先级子腔体内的温度达到第一温度阈值，则打开第二优先级子腔体内的开关阀，关闭最高优先级子腔体内的开关阀，对第二优先级子腔体进行加热，直到第二优先级子腔体内的温度达到第一温度阈值，打开下一优先级子腔体内的开关阀，关闭第二优先级子腔体内的开关阀，对下一优先级子腔体进行加热，直到多个子腔体内的温度全部达到第一温度阈值。

在第二方面的一些实施例中，根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的开关阀的开闭还包括：

在对第二优先级子腔体进行加热的过程中，若最高优先级子腔体内的温度低于第二温度阈值，则打开最高优先级子腔体内的开关阀，关闭第二优先级子腔体内的开关阀，对最高优先级子腔体进行加热，直到最高优先级子腔体内的温度重新达到第一温度阈值，打开第二优先级子腔体内的开关阀，关闭最高优先级子腔体内的开关阀，恢复对第二优先级子腔体的加热。

在第二方面的一些实施例中，根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的开关阀的开闭还包括：

在对当前子腔体进行加热的过程中，若温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的子腔体的数量为一个，则打开该温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的子腔体内的开关阀，关闭当前子腔体内的开关阀，对该温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的子腔体进行加热，直到该温度重新达到第一温度阈值，打开当前子腔体内的开关阀，关闭该温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的子腔体内的开关阀，恢复对当前子腔体的加热；

若温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的子腔体的数量为多个，则按照优先级排序分别对温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的多个子腔体进行加热，直到温度低于第二温度阈值且优先级高于当前子腔体的多个子腔体内的温度全部重新达到第一温度阈值，恢复对当前子腔体的加热。

在第二方面的一些实施例中，在直到多个子腔体内的温度全部达到第一温度阈值之后，加热除冰方法还包括：控制最高优先级子腔体内的开关阀打开，及多个子腔体中除最高优先级子腔体以外的其他子腔体内的开关阀关闭；根据最高优先级子腔体内的温度，持续调整加热器的加热功率，将最高优先级子腔体内的温度维持在目标温度区间内，目标温度区间内的最高温度值小于第一温度阈值，目标温度区间内的最低温度值大于第二温度阈值。

在第二方面的一些实施例中，加热除冰方法还包括：

在对最高优先级子腔体内的温度进行维持的过程中，若多个子腔体中除最高优先级子腔体以外的其他子腔体中，存在温度低于第二温度阈值的子腔体；

若低于第二温度阈值的子腔体的数量为一个，则打开该低于第二温度阈值的子腔体内的开关阀，关闭最高优先级子腔体内的开关阀，对该低于第二温度阈值的子腔体进行加热，直到该低于第二温度阈值的子腔体内的温度重新达到第一温度阈值，打开最高优先级子腔体内的开关阀，关闭该低于第二温度阈值的子腔体内的开关阀，恢复对最高优先级子腔体内的温度的维持；

若低于第二温度阈值的子腔体的数量为多个，则按照优先级排序分别对多个低于第二温度阈值的子腔体进行加热，直到多个低于第二温度阈值的子腔体内的温度全部重新达到第一温度阈值，恢复对最高优先级子腔体内的温度的维持。

第三方面，本发明实施例提供一种叶片，该叶片内设置有如上所述的叶片的加热除冰系统。

第四方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括如上所述的叶片。

根据本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统，隔离装置可以将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔为沿叶片长度方向依次分布的多个子腔体，每个子腔体中可以设置有一套及以上加热装置。通常，叶片前缘为易结冰区域，由于可以将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔为多个彼此独立的子腔体，使得能够对每个子腔体进行单独加热。与现有技术中的需要对叶片腔体进行整体加热相比，对每个子腔体进行单独加热可以避免因叶片腔体空间较大引起热量分布不均匀的问题，从而能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一实施例提供的叶片的加热除冰系统的隔离装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的叶片的加热除冰系统的隔离装置的结构示意图；

图3为与图2中的隔离装置对应的叶片的加热除冰系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的叶片加热除冰系统的电气结构示意图；

图5为图3中的子腔体d的内部结构放大图；

图6为与图3对应的叶片的加热系统的叶片腔体内的气体流向示意图；

图7为与图3对应的叶片的加热除冰系统的电气结构示意图；

图8为本发明实施例提供的的叶片的加热除冰方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的加热除冰系统的保温回路首次启动时的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的强加热回路启动时的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的除冰首循环控制的流程示意图；

图12为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的中间温度控制的流程示意图。

附图说明：

101-第一挡板；102-第二挡板；103-第一空气回流区域；104-第一叶片前缘区域；201-第三挡板；202-第四挡板；203-第五挡板；204-第六挡板；205-第二空气回流区域；206-叶尖腔体；207-中间腔体；208-叶根腔体；301-第一加热器(保温加热器)；302-第二加热器(强加热器)；303-第一加热管道(保温管道)；304-第二加热管道(强加热管道)；401-控制器；402-加热装置；501-开关阀；502-出气支管；503-出气孔；504-温度传感器；701-主控plc；702-第一鼓风机；703-第二鼓风机；704-第一固态继电器；705-第一交流接触器；706-第二固态继电器；707-第二交流接触器；

a，b，c，d，e和f分别为各子腔体的编号；g为子腔体a对应的空气回流口；i-1，i-2，i-3，i-4和i-5分别为子腔体b-f对应的空气回流口；h为叶根腔体对应的空气回流口；s1，s2，s3，s4，s5和s6分别为安装在子腔体a-f的温度传感器；k1，k2，k3，k4，k5和k6分别为安装在第二加热管道(强加热管道)上位于子腔体a-f内的开关阀。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明实施例的全面理解。

本发明实施例提供了一种叶片的加热除冰系统及其方法、叶片和风力发电机组，用于对风力发电机组的叶片进行加热除冰。本发明实施例中的加热除冰系统及其方法可以适用于对已吊装机组的叶片进行加热除冰。采用本发明实施例中的技术方案，能够在提高对叶片的加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统包括隔离装置、多套加热装置和控制器。其中，隔离装置设置于叶片腔体内，可以将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔为沿叶片长度方向依次分布的多个子腔体。

图1为本发明一实施例提供的叶片的加热除冰系统的隔离装置的结构示意图。图1中示出的隔离装置包括第一挡板101和多块第二挡板102。

其中，第一挡板101沿叶片的延伸方向设置，并将叶片腔体分隔为第一空气回流区域103和第一叶片前缘区域104。多块第二挡板102竖直设置，并将第一叶片前缘区域104分隔为沿叶片长度方向设置的多个子腔体。

图2为本发明另一实施例提供叶片的加热除冰系统的隔离装置的结构示意图。图2中示出的隔离装置包括第三挡板201、第四挡板202、第五挡板203和多块第六挡板204。

其中，第三挡板201和第四挡板202竖直设置，并将叶片腔体分隔为自叶片的尖部至根部依次设置的叶尖腔体206、中间腔体207和叶根腔体208。第五挡板203沿叶片的延伸方向设置，并将中间腔体207分隔为第二空气回流区域205和第二叶片前缘区域。多块第六挡板204竖直设置，并将第二叶片前缘区域分隔为沿叶片长度方向分布的多个前缘子腔体，图2中示出的前缘子腔体的数量为5。

根据本发明的实施例，可以将叶尖腔体206和5个前缘子腔体作为将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔后的沿叶片长度方向依次设置的子腔体。

请一并参阅图3，图3为与图2中的隔离装置对应的叶片的加热除冰系统的结构示意图。为了清楚地描述多个子腔体的位置，在图3的示例中，分别为上述多个子腔体作了编号，各子腔体的编号依次为a，b，c，d，e和f。其中，子腔体a对应叶片的叶尖区域，子腔体b至子腔体f分别对应叶片前缘区域中沿长度方向的多个子区域。

图3的示例中还示出了在第三挡板201的靠近空气回流区域的部分挡板上开设有对应叶尖腔体206的空气回流口g。在第四挡板202的靠近空气回流区域的部分挡板上设置有对应叶根腔体208的空气回流口h。及在第六挡板204的位于每个子腔体的部分挡板上设置有对应每个前缘子腔体空气回流口，分别为i-1，i-2，i-3，i-4和i-5。通过上述各空气回流口，可以在叶片腔体内的热气流循环。

图4为本发明实施例提供的叶片加热除冰系统的电气结构示意图。图4中的叶片的加热除冰系统包括设置于每个子腔体中的加热装置402和控制器401。

其中，多个子腔体由上文所述的隔离装置将靠近叶片前缘的部分腔体分隔而成，多个子腔体沿叶片长度方向依次分布。通常，叶片前缘为易结冰区域。控制器401可以响应叶片除冰指令，分别控制每个子腔体内的加热装置402的开闭，以对多个子腔体进行加热。其中，加热装置的数量可以是一套，也可以是多套。多套加热装置协同加热，有利于对子腔体内的温度进行精确控制。

在本发明实施例中，由于将叶片腔体内靠近叶片前缘的部分腔体分隔为多个彼此独立的子腔体，通过在每个子腔体中分别设置有加热装置402，就可以对每个子腔体进行单独加热。与现有技术中的需要对叶片腔体进行整体加热相比，对每个子腔体进行单独加热可以避免因叶片腔体空间较大引起热量分布不均匀的问题，从而能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

其中，每套加热装置包括加热器和对应的加热管道。为实现对每个子腔体的单独加热，本发明实施例的子腔体中的加热装置402可以有多种实现方式。

在一示例中，可以在每个子腔体中分别设置独立的加热器和对应的加热管道，通过分别控制每个子腔体中的加热器，就可以实现对每个子腔体的单独加热。

在另一示例中，也可以在每个子腔体中分别设置独立的加热管道，在叶片腔体内靠近叶根的部分腔体中设置一个加热器，通过使多个子腔体中的加热管道连接到同一个加热器上，就可以通过控制每个子腔体中的加热管道的开闭，实现对每个子腔体的单独加热。

在又一示例中，还可以时多个子腔体共用一个加热器和对应的加热管道，以简化加热除冰系统的结构，并减少加热资源的浪费。具体地，可以使加热器设置于叶片腔体内靠近叶根的部分腔体中，使加热管道的一端与加热器连通，另一端依次穿过多个子腔体。只需要在加热管道位于每个子腔体的部分管道上分别设置开口，就可以将加热器产生的热风送入至每个子腔体中，从而能够可以实现对每个子腔体分别进行加热。

以每个子腔体内包括两套加热装置402为例，两套加热装置402分别为第一加热装置和第二加热装置，第一加热装置的加热功率小于第二加热装置的加热功率。可以将加热功率较低的加热装置称为保温加热装置，将加热功率较高的加热装置称为强加热装置。

其中，保温加热装置包括保温加热器301(即第一加热器)和保温管道303(即第一加热管道)，保温加热器301可以提前启动以对多个子腔体进行预热，也可以持续开启，以对多个子腔体进行保温。

强加热装置包括强加热器302(即第二加热器)和强加热管道304(即第二加热管道)，强加热器302可以将各子腔体加热到较高温度。

图3中还示出了上述保温加热器301和强加热器302在叶片中的具体设置方式。其中，保温加热器301设置于叶片的叶根腔体208中，保温管道303一端与保温加热器301连通，另一端依次穿过多个子腔体a-f中。强加热器302也设置于叶片的叶根腔体208中，强加热管道304一端与强加热器302连通，另一端依次穿过多个子腔体a-f中。

其中，保温加热器301和强加热器302可以邻近设置，也可以是间隔一定距离。保温管道303和强加热管道304可以位于同一高度设置，也可以位于不同高度设置，本发明实施例对此不进行限定。

图5为图3中的子腔体d的内部结构放大图。为使得每个子腔体空间的受热均匀性，可以在保温管道303和强加热管道304的位于每个子腔体内的部分管道上设置出气支管502，出气支管502可以沿平行于对应管道的方向延伸。

其中，出气支管502的直径需要远小于加热管道的直径，以降低出气支管502对加热管道中的热空气的温度和压力的影响。

出气支管502上还可以设置多个出气孔503。由于叶片前缘为易结冰区域，多个出气孔503的开口可以设置为朝向叶片前缘。使得加热管道中的热空气通过出气孔503直接吹向叶片前缘，从而可以提高对每个子腔体的加热效率。

如图5所示，可以在强加热管道304位于每个子腔体内的部分管道上设置有开关阀501。控制器401可以分别控制强加热管道304位于每个子腔体内的开关阀501的开闭，实现对多个子腔体的独立加热。开关阀501可以设置于出气支管502和强加热管道304的连接处，控制器401可以分别控制加热管道位于每个子腔体内的开关阀501的开闭，实现对多个子腔体的强加热。

需要说明的是，由于保温加热器301功率较低，主要起预热和保温作用，不需要设置开关阀501。但是，本领域技术人员也可以根据实际需要，在保温管道303的位于每个子腔体内的部分管道上设置开关阀501，本发明实施例对此不进行限定。

为实现对每个子腔体内温度的精准控制，加热除冰系统还包括多个温度传感器，多个温度传感器分别设置于多个子腔体内。控制器401可以根据每个子腔体内的温度，分别控制每个子腔体内的开关阀501的开闭。示例性地，开关阀501可以是电磁阀，也可以是其他能够通过电控制的阀门。

在一示例中，温度传感器安装于每个子腔体内远离强加热管道304的位置处。图5中的子腔体d中的温度传感器s4(504)安装于该子腔体的左上角区域，该左上角区域避开了强加热管道304，也避开了空气回流口，从而使得温度传感器感测的数据更具客观性。

以子腔体d为例，不对保温管道303的送风进行控制，当进入到加热除冰程序后，保温管道303将连续送出恒定量的热空气。而强加热管道304的送风以子腔体d内的温度为依据进行调整，当子腔体d内的温度低于第二温度阈值t2时，控制开关阀501打开，对子腔体d进行强加热，当子腔体d内的温度高于第一温度阈值t1时，控制子腔体d内的开关阀k4(501)关闭，停止对子腔体d的强加热，以保证子腔体d内的温度维持在[t2，t1]的温度区间内。

图6为与图3对应的叶片的加热系统的叶片腔体内的气体流向示意图。如箭头所示，叶片腔体内的气体流动路径为：从叶根腔体208开始，保温加热器301加热后的空气通过保温管道303送入到每个子腔体内，强加热器302加热后的空气通过强加热管道304送入到每个子腔体，每个子腔体中相对较冷的空气则通过各自的空气回流口进入第二空气回流区域205，第二空气回流区域205中的空气最终通过空气回流口回流到叶根腔体208内。

具体地，子腔体a中的相对较冷的空气通过空气回流口g进入第二回流区域，子腔体b-f中的相对较冷的空气分别通过空气回流口i-1，i-2，i-3，i-4和i-5进入第二空气回流区域205，第二空气回流区域205中的空气最终通过空气回流口h回流到叶根腔体208内。

此外，每套加热装置402还可以包括鼓风机，鼓风机靠近加热器设置。控制器401可以控制鼓风机的开闭，以使加热后的空气形成热风送入对应的加热管道。进一步地，每套加热装置402还包括交流接触器，交流接触器可以根据控制器401的启停控制信号，控制鼓风机启动和停机。

另外，每套加热装置402还包括固态继电器，固态继电器可以根据控制器401的频率控制信号向加热器输出电源控制信号，加热器可以根据电源控制信号输出相应的加热功率。

请参阅图7，图7为与图3对应的叶片的加热除冰系统的电气结构示意图。考虑到风力发电机组的成本，可以由风力发电机组的主控plc701负责叶片的加热控制的逻辑运算。

其中，保温加热器301的功率较低，用于为保温管道303的热气体提供热源。第一鼓风机702靠近保温加热器301设置，用于将保温管道303中的热空气送入到各个需要单独加热的子腔体中。强加热器302的功率较高，用于为强加热管道304的热气体提供热源。第二鼓风机703靠近强加热器302设置，用于将强加热管道304中的热空气送入到各个需要单独加热的子腔体中。

保温加热器301、第一固态继电器704和主控plc701依次相连，主控plc701可以发出4ma-20ma范围内的频率控制信号，以控制第一固态继电器704输出频率为0-50hz范围内的电源控制信号，保温加热器301可以根据0-50hz的电源控制信号输出相应的加热功率。

第一鼓风机702、第一交流接触器705和主控plc701依次相连，主控plc701可以向第一交流接触器705发出启停控制信号，第一交流接触器705根据该启停控制信号启动和停机，以控制第一鼓风机702启动和停机。

强加热器302、第二固态继电器706和主控plc701依次相连，主控plc701可以发出4ma-20ma范围内的频率控制信号，以控制第二固态继电器706输出频率为0-50hz范围内的电源控制信号，强加热器302可以根据0-50hz范围内的电源控制信号输出相应的加热功率。

第二鼓风机703、第二交流接触器707和主控plc701依次相连，主控plc701可以向第二交流接触器707发出启停控制信号，第二交流接触器707根据该启停控制信号启动和停机，以控制第二鼓风机703启动和停机。

图7中的温度传感器s1-s6依次为对应子腔体a-子腔体f，每个温度传感器分别检测对应子腔体内的温度，并将检测到的温度发送给主控plc701。

图7中的开关阀k1-k6依次为强加热管道304上分别对应多个子腔体a-f的开关阀501，每个开关阀501用于根据主控plc701的开闭控制信号打开和关闭。通过控制每个开关阀501的打开和关闭，可以控制强加热气体输入到每个子腔体内的具体时间段，从而实现对每个子腔体的单独加热。

图8为本发明实施例提供的叶片的加热除冰方法的流程示意图，用于图1-图7中的加热控制系统。图8中的加热除冰方法包括步骤801-步骤802。

在步骤801中，对多个子腔体进行优先级排序。

在一示例中，可以按照自叶片尖部至根部的位置顺序对多个子腔体进行优先级排序，即子腔体a-子腔体f的优先级逐渐降低。子腔体a位于叶尖区域，由于叶片区域结冰现象最严重，因此，可以将子腔体a作为最高优先级子腔体。

在步骤802中，响应于叶片除冰指令，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置402中的每套加热装置402的开闭，以对多个子腔体进行加热。

为对多个子腔体的精准加热，降低热能浪费，还可以根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的多套加热装置402中的每套加热装置402的开闭。

下面以每个子腔体内包括两套加热装置402为例，对本发明实施例提供的加热除冰方法进行详细说明。

为提高加热除冰系统的安全性和稳定性，还可以响应于叶片除冰命令，控制每个子腔体内的第一加热装置持续开启，及根据多个子腔体的温度，按照优先级排序分别控制每个子腔体内的第二加热装置的开闭。

图9为本发明实施例提供的加热除冰系统的保温回路首次启动时的流程示意图。图9中示出的保温回路的启动流程包括步骤901-步骤902。

在步骤901中，响应于叶片除冰命令，控制第一固态继电器704的频率由0逐步增加到50hz，以达到保温加热器301软起动的目的，从而降低保温加热启动对电源的冲击。

在步骤902中，当第一固态继电器704的频率达到50hz后，延迟指定时间，启动第一鼓风机702，将热气体通过加热管道送入到每一个子腔体内，保温回路启动完成。

示例性地，可以延时2s后启动第一鼓风机702，以对叶片腔体内的气体预热升温。延时时间可以通过主控plc701进行设置。

由于保温加热器301的加热功率较小，保温加热器301启动后，可以使保温加热器301持续工作，以使保温回路的持续开启。

保温回路开启后，可以对各子腔体进行强加热。由于强加热回路的控制流程较为复杂，可以将强加热回路的控制依次分为启动控制、除冰首循环控制和除冰首循环后的中间温度控制。

图10为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的强加热回路启动时的流程示意图。图10中示出的强加热回路的启动流程包括步骤1001-步骤1002。

在步骤1001中，控制多个子腔体中的最高优先级子腔体a内的开关阀k1打开，及其他子腔体内的开关阀501关闭，以对最高优先级子腔体a进行加热。

在步骤1002中，控制第二固态继电器706的频率由0开始逐步递增，以达到强加热器302软起动的目的，降低强加热器302启动对电源的冲击。当第二固态继电器706的频率达到中间指定频率，如30hz时，启动第二鼓风机703，以防止启动过程中子腔体内气体的温度过高，直到第二固态继电器706的频率达到50hz，强加热回路启动完成。在一示例中，可以通过主控plc701对中间指定频率进行设置。

图11为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的除冰首循环控制的流程示意图。图11中示出的强加热回路的除冰首循环控制流程包括步骤1011-步骤1013。

在步骤1011中，当最高优先级子腔体a内的温度达到第一温度阈值t1时，打开第二优先级子腔体b内的开关阀k2，关闭最高优先级子腔体a内的开关阀k1，以对第二优先级子腔体b进行加热。

在步骤1012中，在对第二优先级子腔体b进行加热的过程中，若最高优先级子腔体a内的温度低于第二温度阈值t2，则打开最高优先级子腔体a内的开关k1，关闭第二优先级子腔体b内的开关阀k2，以对最高优先级子腔体a进行重新加热，直到最高优先级子腔体a内的温度达到第一温度阈值t1，恢复对第二优先级子腔体b的加热。

在步骤1013中，当第二优先级子腔b内的温度也达到第一温度阈值t1，且最高优先级腔体a内的温度不低于第二温度阈值t2，打开下一优先级子腔体内的开关阀501，关闭第二优先级子腔体b内的开关阀k2，以对下一优先级子腔体进行加热，直到多个子腔体内的温度全部达到第一温度阈值t1。

需要说明的是，在对下一优先级子腔体，比如第三子腔体c加热的过程中，若最高优先级子腔体a和第二优先级子腔体b中任意一个子腔体的温度低于第二温度阈值t2时，则需要再次加热最高优先级子腔体a和第二优先级子腔体b。以此类推对第四优先级子腔体d、第五优先级子腔体e和第六优先级子腔体f进行加热，直至多个子腔体内的温度全部达到第一温度阈值，完成全部子腔体的加热。

在一示例中，若在对当前子腔体加热的过程中，存在温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体的数量为一个，则打开该温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体内的开关阀501，关闭当前子腔体内的开关阀501，对该温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体进行加热，直到该温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体内的温度重新达到第一温度阈值t1，则关闭该温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体内的开关阀501，打开当前子腔体内的开关阀501，恢复对当前子腔体的加热。

在另一示例中，若在对当前子腔体加热的过程中，存在温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的子腔体的数量为多个，则关闭当前子腔体内的开关阀501，按照优先级排序分别对温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的多个子腔体进行加热，直到温度低于第二温度阈值t2且优先级高于当前子腔体的多个子腔体内的温度全部重新达到第一温度阈值t1，恢复对当前子腔体的加热。

还需要说明的是，若在对当前子腔体加热的过程中，或者当前子腔体加热完成，需要对下一优先级子腔体进行加热时，需要先打开该下一优先级子腔体内的开关阀501，然后再关闭当前优先级子腔体内的开关阀501，以保证加热管道的一直畅通，避免由于加热管道全部封闭，导致加热气体由于疏导不畅而出现局部过温。

当全部子腔体均加热完成，且每个子腔体内的温度均不低于第二温度阈值t2时，可以执行除冰首循环后的中间温度控制流程。

图12为本发明实施例提供的叶片的加热除冰系统的中间温度控制的流程示意图。图12中的中间温度控制流程包括步骤1021-步骤1022。

在步骤1021中，控制最高优先级子腔体a内的开关阀501打开，及多个子腔体中除最高优先级子腔体a以外的其他子腔体内的开关阀501关闭，将主要控制精力放在控制最高优先级子腔体区域。

在步骤1022中，根据最高优先级子腔体a内的温度，持续调整强加热器302的加热功率，将最高优先级子腔体a内的温度维持在目标温度区间内。

为将最高优先级子腔体a内的温度维持在目标温度区间内，主控plc701可以向第二固态继电器706输出频率变化的频率控制信号，第二固态继电器706根据频率变化的频率输出不同功率电源控制信号，强加热器302可以根据不同功率电源控制信号输出相应的加热功率。

其中，目标温度区间内的最高温度值小于第一温度阈值t1，目标温度区间内的最低温度值大于第二温度阈值t2。

在一示例中，可以设定最佳温度t3及最佳偏差t，目标温度区间可以表示为[t3-t，t3+t]，其中，各温度值满足：t2<t3-t<t3+t<t1。

需要说明的是，在对最高优先级子腔体a内的温度进行维持的过程中，若多个子腔体中除最高优先级子腔体a以外的其他子腔体中，存在温度低于第二温度阈值t2的子腔体，则需要及时对其他区域进行强加热。

若低于第二温度阈值t2的子腔体的数量为一个，则打开该低于第二温度阈值t2的子腔体内的开关阀501，关闭最高优先级子腔体内的开关阀501，对该低于第二温度阈值t2的子腔体进行加热，直到该低于第二温度阈值t2的子腔体内的温度重新达到第一温度阈值t1，关闭该低于第二温度阈值t2的子腔体内的开关阀501，打开最高优先级子腔体内的开关阀501，恢复对最高优先级子腔体a内的温度的维持。

若低于第二温度阈值t2的子腔体的数量为多个，则按照优先级排序分别对多个低于第二温度阈值t2的子腔体进行加热，直到多个低于第二温度阈值t2的子腔体内的温度全部重新达到第一温度阈值t1，恢复对最高优先级子腔体a内的温度的维持。

本发明实施例还提供一种叶片。请参阅图1-图7，该叶片内设置如上所述的叶片的加热除冰系统。

本发明实施例还提供一种风力发电机组。该风力发电机组包括根如上所述的叶片。

如上所述，本发明实施例将叶片内部的空间进行了隔离，可以仅对目标区域内的空气进行加热，从而能够提高电能在转换为热能时的效率。同时本发明实施例对每一个独立空间采用了单独的温度控制系统，从而可以控制叶片内局部区域的温度，进而可以有效避免叶片出现局部损伤且可以达到有效除冰目的。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。