风力发电机及其除冰方法与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及风力发电机及其除冰方法。


背景技术：

2.风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
3.现有的技术中，由于我国大部分地区都处于季风区，并且冬季受到西伯利亚高压的影响，北方地区的北风较为强劲，因此北方地区的风力发电资源丰富，但是由于北方地区冬季较为寒冷，长时间都处于零下的温度，因此设置的风力发电机的扇叶会经常出现结冰的状况，如果结冰超过一定的厚度，会加重扇叶的重量，同时会影响到扇叶转动时的稳定性，对于风力发电机的运作安全性会产生极大的影响，但是现有的扇叶除冰机构所耗费的除冰能耗较大，对于除冰位置的精确度不高，导致除冰过程的能耗浪费，同时除冰的效率较低。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供风力发电机及其除冰方法，能够对扇叶上的结冰位置进行精准定位，并且有针对性的进行除冰作业，进而提高除冰的效率，以解决现有的风力发电机的扇叶除冰效率低、除冰能耗高的问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：风力发电机，所述风力发电机包括控制箱、连接头、扇叶以及立柱，所述控制箱固定在立柱的顶部，所述连接头设置在控制箱的一侧，所述扇叶设置有三组，三组扇叶等距固定在连接头上，所述风力发电机还包括结冰检测机构以及除冰机构；
6.所述结冰检测机构用于检测扇叶表面的温度以及结冰厚度；
7.所述控制箱内设置有控制器，所述控制器与结冰检测机构电连接，所述控制器用于对结冰检测机构获取到的扇叶表面的温度和结冰厚度进行处理，然后得到扇叶需要除冰的具体位置，再控制除冰机构对需要除冰的具体位置进行除冰操作。
8.进一步地，所述结冰检测机构包括结冰传感器以及三组温度传感器，所述结冰传感器通过安装架固定在控制箱的顶部，所述结冰传感器用于获取其表面的结冰厚度，所述扇叶内部开设有空腔，三组温度传感器分别对应设置在三组扇叶的空腔内，且温度传感器设置在空腔内远离控制箱的一侧，每组温度传感器分别设置有若干个，若干个温度传感器等距设置在扇叶内表面。
9.进一步地，所述除冰机构设置有三组，三组除冰机构分别设置在三组扇叶的空腔内，所述除冰机构包括电热风机以及加热管路，所述电热风机设置在扇叶的空腔内靠近连
接头的一侧，所述加热管路设置在电热风机的出风口一端，所述加热管路贯穿扇叶的内腔，所述加热管路上开设有若干加热口，若干加热口上分别设置有电磁阀，所述电磁阀用于控制加热口的通断。
10.进一步地，每组扇叶的空腔内的温度传感器的数量与加热口的数量相同，且温度传感器与加热口的对应位置交错进行设置。
11.进一步地，所述控制器内设置有除冰控制模块，所述除冰控制模块配置有检测器件标记策略，所述检测器件标记策略包括：将三组扇叶分别进行标记，依次标记为sy1、sy2以及sy3；
12.将标记为sy1的扇叶内的温度传感器由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy1wd1至sy1wdn，将标记为sy2的扇叶内的温度传感器由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy2wd1至sy2wdn，将标记为sy3的扇叶内的温度传感器由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy3wd1至sy3wdn；
13.将标记为sy1的扇叶内的电磁阀由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy1dc1至sy1dcn，将标记为sy2的扇叶内的电磁阀由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy2dc1至sy2dcn，将标记为sy3的扇叶内的电磁阀由靠近连接头的一侧向远离连接头的一侧依次标记为sy3dc1至sy3dcn；
14.其中n为每组扇叶内的温度传感器的数量或电磁阀的数量。
15.进一步地，所述除冰控制模块还配置有检测数据标记策略，所述检测数据标记策略包括：将标记为sy1wd1至sy1wdn的温度传感器检测到的温度依次标记为rsy1wd1至rsy1wdn，将标记为sy2wd1至sy2wdn的温度传感器检测到的温度依次标记为rsy2wd1至rsy2wdn，将标记为sy3wd1至sy3wdn的温度传感器检测到的温度依次标记为rsy3wd1至rsy3wdn。
16.进一步地，所述除冰控制模块还配置有数据处理策略，所述数据处理策略包括：对每个温度传感器获取到的温度与结冰厚度带入到结冰公式中求得结冰值，当结冰值大于等于第一结冰阈值时，输出带有该温度传感器标号的需要除冰信号。
17.进一步地，所述结冰公式配置为：其中，pb为结冰值，rsyiwdj为三组温度传感器测量的温度值中的任意一个，且i为1、2或3，j为1至n中的的任意一个，hd为结冰厚度，a1为温度转换比，a2为结冰厚度转换比，k为补偿系数。
18.进一步地，所述除冰控制模块还配置有除冰控制策略，所述除冰控制策略包括：当接收到需要除冰信号时，将结冰值带入除冰公式中求得除冰时长，然后控制该温度传感器对应加热管路两侧的电磁阀和电热风机开启对应的除冰时长；
19.当除冰时长结束时，启动该温度传感器获取温度值，当测量到的温度值大于等于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀以及电热风机；当测量到的温度值小于第一温度阈值时，继续开启对应的电磁阀以及电热风机，并且在第一间隔时间后继续启动该温度传感器获取温度值，直至获取到的温度值大于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀以及电热风机。
20.进一步地，所述除冰公式配置为：tcb＝pb
×
a3；其中，tcb为除冰时长，a3为除冰时长转换比。
21.所述除冰方法包括如下步骤：
22.步骤s1，启动结冰传感器对其表面的结冰厚度进行检测，启动温度传感器对扇叶的不同位置进行温度检测；
23.步骤s2，通过对结冰厚度和温度传感器检测到的温度进行处理，能够得到结冰的位置；
24.步骤s3，控制扇叶内的除冰机构对结冰的位置进行精确加热除冰，并控制加热时长；
25.步骤s4，当加热时长结束后，再次启动结冰位置的温度传感器获取当前温度，当获取到的温度低于预设的温度阈值时，继续进行对应位置的除冰，每间隔一定时间再次获取当前温度，直至获取到的温度大于预设的温度阈值时，停止除冰作业。
26.本发明的有益效果：本发明通过在每组扇叶内分别设置有若干温度传感器，能够精确对每组扇叶的不同位置进行温度检测，同时配置结冰传感器，能够获取当前环境下的结冰状况，再结合温度传感器获取到的温度，能够得到需要除冰的具体位置；
27.本发明通过在除冰机构的加热管路上设置若干加热口，每个加热口上配置一个电磁阀，能够精准控制扇叶结冰位置的两侧的电磁阀开启，配合电热风机进行热风输出，能够提高加热除冰的精准度，降低除冰所需的能耗。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为本发明的结构示意图；
30.图2为本发明图1中a的放大图；
31.图3为本发明的正视图；
32.图4为图3中a-a处的剖面轴视图；
33.图5为图4中b的放大图；
34.图6为控制器的控制原理框图；
35.图7为本发明的除冰方法的流程图。
36.图中：1、控制箱；11、控制器；111、除冰控制模块；2、扇叶；21、空腔；3、结冰检测机构；31、安装架；32、结冰传感器；33、温度传感器；4、连接头；5、立柱；6、除冰机构；61、电热风机；62、加热管路；63、电磁阀。
具体实施方式
37.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
38.请参阅图1-图5，风力发电机，所述风力发电机包括控制箱1、连接头4、扇叶2以及立柱5，所述控制箱1固定在立柱5的顶部，所述连接头4设置在控制箱1的一侧，所述扇叶2设置有三组，三组扇叶2等距固定在连接头4上，所述风力发电机还包括结冰检测机构3以及除冰机构6；
39.所述结冰检测机构3用于检测扇叶2表面的温度以及结冰厚度；
40.所述控制箱1内设置有控制器11，所述控制器11与结冰检测机构3电连接，所述控
制器11用于对结冰检测机构3获取到的扇叶2表面的温度和结冰厚度进行处理，然后得到扇叶2需要除冰的具体位置，再控制除冰机构6对需要除冰的具体位置进行除冰操作。通过控制器11对获取到的数据进行处理，能够得出扇叶2上需要进行除冰的具体位置。
41.实施例一，请参阅图1-图6，所述结冰检测机构3包括结冰传感器32以及三组温度传感器33，所述结冰传感器32通过安装架31固定在控制箱1的顶部，所述结冰传感器32用于获取其表面的结冰厚度，所述扇叶2内部开设有空腔21，三组温度传感器33分别对应设置在三组扇叶2的空腔21内，且温度传感器33设置在空腔21内远离控制箱1的一侧，每组温度传感器33分别设置有若干个，若干个温度传感器33等距设置在扇叶2内表面。温度传感器33贴合在空腔21的内壁上，能够使获取到的温度与扇叶2外表面的温度尽可能的贴近。
42.所述除冰机构6设置有三组，三组除冰机构6分别设置在三组扇叶2的空腔21内，所述除冰机构6包括电热风机61以及加热管路62，所述电热风机61设置在扇叶2的空腔21内靠近连接头4的一侧，所述加热管路62设置在电热风机61的出风口一端，所述加热管路62贯穿扇叶2的内腔，所述加热管路62上开设有若干加热口，若干加热口上分别设置有电磁阀63，所述电磁阀63用于控制加热口的通断。加热管路62的长度与空腔21的长度相近，能够使电热风机61产生的热风能够传输到空腔21内的任意位置。
43.每组扇叶2的空腔21内的温度传感器33的数量与加热口的数量相同，且温度传感器33与加热口的对应位置交错进行设置。
44.所述控制器11内设置有除冰控制模块111，所述除冰控制模块111配置有检测器件标记策略，所述检测器件标记策略包括：将三组扇叶2分别进行标记，依次标记为sy1、sy2以及sy3；
45.将标记为sy1的扇叶2内的温度传感器33由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy1wd1至sy1wdn，将标记为sy2的扇叶2内的温度传感器33由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy2wd1至sy2wdn，将标记为sy3的扇叶2内的温度传感器33由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy3wd1至sy3wdn；
46.将标记为sy1的扇叶2内的电磁阀63由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy1dc1至sy1dcn，将标记为sy2的扇叶2内的电磁阀63由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy2dc1至sy2dcn，将标记为sy3的扇叶2内的电磁阀63由靠近连接头4的一侧向远离连接头4的一侧依次标记为sy3dc1至sy3dcn；
47.其中n为每组扇叶2内的温度传感器33的数量或电磁阀63的数量。通过对每组温度传感器33进行标号，能够对获取到温度值与扇叶2的位置进行匹配，从而为后续的加热除冰提供位置参考。
48.同时对电磁阀63进行标号，能够精确控制指定位置的电磁阀63进行运作，进而提高加热除冰位置的精准度。
49.所述除冰控制模块111还配置有检测数据标记策略，所述检测数据标记策略包括：将标记为sy1wd1至sy1wdn的温度传感器33检测到的温度依次标记为rsy1wd1至rsy1wdn，将标记为sy2wd1至sy2wdn的温度传感器33检测到的温度依次标记为rsy2wd1至rsy2wdn，将标记为sy3wd1至sy3wdn的温度传感器33检测到的温度依次标记为rsy3wd1至rsy3wdn。
50.所述除冰控制模块111还配置有数据处理策略，所述数据处理策略包括：对每个温度传感器33获取到的温度与结冰厚度带入到结冰公式中求得结冰值，当结冰值大于等于第
一结冰阈值时，输出带有该温度传感器33标号的需要除冰信号。
51.所述结冰公式配置为：温度值越高，最终得到的结冰值越低，结冰厚度越大，得到的结冰值越大，其中，pb为结冰值，rsyiwdj为三组温度传感器33测量的温度值中的任意一个，且i为1、2或3，j为1至n中的的任意一个，hd为结冰厚度，a1为温度转换比，a2为结冰厚度转换比，k为补偿系数，并且，a1、a2以及k分别大于零。
52.所述除冰控制模块111还配置有除冰控制策略，所述除冰控制策略包括：当接收到需要除冰信号时，将结冰值带入除冰公式中求得除冰时长，然后控制该温度传感器33对应加热管路62两侧的电磁阀63和电热风机61开启对应的除冰时长；
53.当除冰时长结束时，启动该温度传感器33获取温度值，当测量到的温度值大于等于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀63以及电热风机61；当测量到的温度值小于第一温度阈值时，继续开启对应的电磁阀63以及电热风机61，并且在第一间隔时间后继续启动该温度传感器33获取温度值，直至获取到的温度值大于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀63以及电热风机61。
54.所述除冰公式配置为：tcb＝pb
×
a3；其中，tcb为除冰时长，a3为除冰时长转换比，只有当结冰值大于第一结冰阈值时，才会启动除冰公式进行计算。
55.请参阅图7，所述除冰方法包括如下步骤：
56.步骤s1，启动结冰传感器32对其表面的结冰厚度进行检测，启动温度传感器33对扇叶2的不同位置进行温度检测；
57.步骤s2，通过对结冰厚度和温度传感器33检测到的温度进行处理，能够得到结冰的位置；
58.步骤s3，控制扇叶2内的除冰机构6对结冰的位置进行精确加热除冰，并控制加热时长；
59.步骤s4，当加热时长结束后，再次启动结冰位置的温度传感器33获取当前温度，当获取到的温度低于预设的温度阈值时，继续进行对应位置的除冰，每间隔一定时间再次获取当前温度，直至获取到的温度大于预设的温度阈值时，停止除冰作业。
60.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.风力发电机，所述风力发电机包括控制箱(1)、连接头(4)、扇叶(2)以及立柱(5)，所述控制箱(1)固定在立柱(5)的顶部，所述连接头(4)设置在控制箱(1)的一侧，所述扇叶(2)设置有三组，三组扇叶(2)等距固定在连接头(4)上，其特征在于，所述风力发电机还包括结冰检测机构(3)以及除冰机构(6)；所述结冰检测机构(3)用于检测扇叶(2)表面的温度以及结冰厚度；所述控制箱(1)内设置有控制器(11)，所述控制器(11)与结冰检测机构(3)电连接，所述控制器(11)用于对结冰检测机构(3)获取到的扇叶(2)表面的温度和结冰厚度进行处理，然后得到扇叶(2)需要除冰的具体位置，再控制除冰机构(6)对需要除冰的具体位置进行除冰操作。2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述结冰检测机构(3)包括结冰传感器(32)以及三组温度传感器(33)，所述结冰传感器(32)通过安装架(31)固定在控制箱(1)的顶部，所述结冰传感器(32)用于获取其表面的结冰厚度，所述扇叶(2)内部开设有空腔(21)，三组温度传感器(33)分别对应设置在三组扇叶(2)的空腔(21)内，且温度传感器(33)设置在空腔(21)内远离控制箱(1)的一侧，每组温度传感器(33)分别设置有若干个，若干个温度传感器(33)等距设置在扇叶(2)内表面。3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述除冰机构(6)设置有三组，三组除冰机构(6)分别设置在三组扇叶(2)的空腔(21)内，所述除冰机构(6)包括电热风机(61)以及加热管路(62)，所述电热风机(61)设置在扇叶(2)的空腔(21)内靠近连接头(4)的一侧，所述加热管路(62)设置在电热风机(61)的出风口一端，所述加热管路(62)贯穿扇叶(2)的内腔，所述加热管路(62)上开设有若干加热口，若干加热口上分别设置有电磁阀(63)，所述电磁阀(63)用于控制加热口的通断。4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，每组扇叶(2)的空腔(21)内的温度传感器(33)的数量与加热口的数量相同，且温度传感器(33)与加热口的对应位置交错进行设置。5.根据权利要求4所述的风力发电机，其特征在于，所述控制器(11)内设置有除冰控制模块(111)，所述除冰控制模块(111)配置有检测器件标记策略，所述检测器件标记策略包括：将三组扇叶(2)分别进行标记，依次标记为sy1、sy2以及sy3；将标记为sy1的扇叶(2)内的温度传感器(33)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy1wd1至sy1wdn，将标记为sy2的扇叶(2)内的温度传感器(33)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy2wd1至sy2wdn，将标记为sy3的扇叶(2)内的温度传感器(33)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy3wd1至sy3wdn；将标记为sy1的扇叶(2)内的电磁阀(63)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy1dc1至sy1dcn，将标记为sy2的扇叶(2)内的电磁阀(63)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy2dc1至sy2dcn，将标记为sy3的扇叶(2)内的电磁阀(63)由靠近连接头(4)的一侧向远离连接头(4)的一侧依次标记为sy3dc1至sy3dcn；其中n为每组扇叶(2)内的温度传感器(33)的数量或电磁阀(63)的数量。6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述除冰控制模块(111)还配置有
检测数据标记策略，所述检测数据标记策略包括：将标记为sy1wd1至sy1wdn的温度传感器(33)检测到的温度依次标记为rsy1wd1至rsy1wdn，将标记为sy2wd1至sy2wdn的温度传感器(33)检测到的温度依次标记为rsy2wd1至rsy2wdn，将标记为sy3wd1至sy3wdn的温度传感器(33)检测到的温度依次标记为rsy3wd1至rsy3wdn。7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述除冰控制模块(111)还配置有数据处理策略，所述数据处理策略包括：对每个温度传感器(33)获取到的温度与结冰厚度带入到结冰公式中求得结冰值，当结冰值大于等于第一结冰阈值时，输出带有该温度传感器(33)标号的需要除冰信号。8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于，所述结冰公式配置为：其中，pb为结冰值，rsyiwdj为三组温度传感器(33)测量的温度值中的任意一个，且i为1、2或3，j为1至n中的的任意一个，hd为结冰厚度，a1为温度转换比，a2为结冰厚度转换比，k为补偿系数。9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述除冰控制模块(111)还配置有除冰控制策略，所述除冰控制策略包括：当接收到需要除冰信号时，将结冰值带入除冰公式中求得除冰时长，然后控制该温度传感器(33)对应加热管路(62)两侧的电磁阀(63)和电热风机(61)开启对应的除冰时长；当除冰时长结束时，启动该温度传感器(33)获取温度值，当测量到的温度值大于等于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀(63)以及电热风机(61)；当测量到的温度值小于第一温度阈值时，继续开启对应的电磁阀(63)以及电热风机(61)，并且在第一间隔时间后继续启动该温度传感器(33)获取温度值，直至获取到的温度值大于第一温度阈值时，停止对应的电磁阀(63)以及电热风机(61)。10.根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于，所述除冰公式配置为：tcb＝pb
×
a3；其中，tcb为除冰时长，a3为除冰时长转换比。

技术总结
本发明提供风力发电机及其除冰方法，所述风力发电机包括控制箱、连接头、扇叶以及立柱，所述控制箱固定在立柱的顶部，所述连接头设置在控制箱的一侧，所述扇叶设置有三组，三组扇叶等距固定在连接头上，所述风力发电机还包括结冰检测机构以及除冰机构；所述结冰检测机构用于检测扇叶表面的温度以及结冰厚度；所述控制箱内设置有控制器，所述控制器与结冰检测机构电连接，本发明能够对扇叶上的结冰位置进行精准定位，并且有针对性的进行除冰作业，进而提高除冰的效率，以解决现有的风力发电机的扇叶除冰效率低、除冰能耗高的问题。除冰能耗高的问题。除冰能耗高的问题。


技术研发人员：王一同 李玉辉
受保护的技术使用者：浙江省长三角城市基础设施科学研究院
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/10/20