風電葉片防結冰控制系統及其具有防結冰性能的風電葉片的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種風電葉片防結冰控制系統及其具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，防結冰控制系統主要包括監測單元、控制單元和加熱單元。該風電葉片防結冰控制系統，結構設計合理，安裝方便，自動化智能化程度高，可有效對風機葉片進行加熱，可防止葉片表面溫度過高對葉片的樹脂和保護涂層產生負面影響，能有效防止葉片結冰。本發明提供的制備方法，工藝設計合理，可操作性強，工藝穩定，其中風機葉片吸力面殼體和壓力面殼體由內蒙皮和外蒙皮包覆中間芯材構成，電加熱材料位于葉片表面或葉片外蒙皮玻璃纖維布之間或葉片外蒙皮玻璃纖維布里側，電加熱材料與表面溫度傳感器一體成型，可以制備得到具有電加熱系統，具有防結冰性能的風電葉片。
【專利說明】風電葉片防結冰控制系統及其具有防結冰性能的風電葉片的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風電葉片，具體涉及一種風電葉片防結冰控制系統及其具有防結冰性能的風電葉片的制備方法。
【背景技術】
[0002]風能作為新能源的一個重要分支，以其清潔、安全、穩定的特點，受到廣泛的關注。風電機組是將風能轉化為電能的裝置，其中風機葉片作為風電機組的核心部件之一，其質量直接影響風電機組的質量，且隨著國內外兆瓦級葉片的快速發展，葉片發電功率越來越大，葉片亦越來越長，對葉片性能和質量的要求亦愈來愈高。在嚴寒天氣，風機葉片在運行過程中容易結冰。實驗結果表明，風機葉片外形結冰初始位置主要發生在葉片前緣，在葉根處結冰量較小，且主要圍繞葉根翼型向兩周展開，主要結冰位置還是在槳葉中部和葉尖處。覆蓋區域主要集中在基準面前緣駐點的下側，反映到槳葉上就是在一定攻角下槳葉與流場接觸的后緣和下緣。并且從葉根至葉尖，結冰量不斷增大。相同風速下，隨著水滴直徑的增大，結冰量也不斷增加，加熱除冰是解決該問題的有效途徑。目前加熱除冰的方式主要有兩種:氣熱法和電熱法。氣熱法采用在循環通道內通熱空氣，或是在葉片的內腔安裝固定的微波發生器，利用微波能量加熱復合材料進行除冰。該方法受到葉片結構的限制，需要熱量的迎風面因材質的導熱系數小，尤其對大型葉片除冰效果不理想。若加熱溫度過高，對葉片所用樹脂的熱變形溫度有較高要求，很難在實際運用中推廣。而電加熱法目前還沒有理想的應用于風機葉片中加熱。
【發明內容】
[0003]發明目的:本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種結構設計合理，安裝方便，自動化程度高，能夠對風機葉片進行選擇性加熱，防止風機葉片結冰的防結冰加熱控制系統。本發明另一個目的是提供具有防結冰性能的風電葉片的制備方法。
[0004]技術方案:為了實現以上目的，本發明采取的技術方案如下:
[0005]一種風電葉片防結冰控制系統，它包括:監測單元、控制單元和加熱單元；
[0006]所述的監測單元包括安裝于葉片表面的溫度傳感器，葉片所處環境的溫濕度傳感器；
[0007]所述的控制單元包括溫濕度變送器、與溫濕度變送器相連的PLC控制器，與PLC控制器相連的固態繼電器；
[0008]所述的加熱單元包括電加熱材料，和與電加熱材料相連的電源；
[0009]所述的溫度傳感器和溫濕度傳感器分別與溫濕度變送器相連；
[0010]所述的固態繼電器與PLC連接、可實現電源與電加熱材料接通、斷開的切換。
[0011]作為優選方案，以上所述的風電葉片防結冰控制系統，所述的溫度傳感器為3至6個，間隔間距安裝在風電葉片的葉尖、中間以及葉根的前緣區域。葉片表面溫度傳感器和環境溫濕度傳感器用于監測風機葉片的表面溫度，并將信息傳遞給控制單元。
[0012]作為優選方案，以上所述的風電葉片防結冰控制系統，其特征在于，所述的電加熱材料為碳纖維束或金屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上。
[0013]控制單元由溫濕度變送器、PLC控制器和固態繼電器組成，控制單元安裝在所述風力發電機的機艙罩內。溫濕度變送器接收來自葉片表面溫度傳感器，環境溫濕度傳感器的物理信號并將其轉化為電信號傳遞到PLC中；當外界環境達到結冰條件時(如環境溫度〈(TC、環境相對濕度>80%，且葉片表面溫度<30°C )，PLC向固態繼電器發送信號，控制固態繼電器觸點接通電源與電加熱材料，對電加熱材料進行通電加熱。當環境溫濕度不滿足預設結冰條件時(即葉片表面溫度高于30°C或環境的相對濕度低于80%或環境溫度高于(TC時)，經PLC控制器處理后輸出關斷信號，使固態繼電器停止工作，從而控制電源斷開，停止對電加熱材料加熱。防止葉片表面溫度過高對葉片的樹脂和保護涂層產生負面影響，避免環境結冰條件消失時電加熱材料仍然繼續工作以節約能源。
[0014]加熱單元由電加熱材料和外設電源組成。葉片鋪層時，根據橫截面的前緣、中間和后緣鋪層結構的不同，采取不同的電加熱材料鋪層方法。在保證原有力學物理性能的基礎上，保證葉片整體的加熱效果。通過外設電源供電，通過電加熱材料對葉片表面進行加熱達到融冰目的。
[0015]作為優選方案，以上所述的風電葉片防結冰裝置，所述的電加熱材料層的厚度
0.2-1_，安裝在風電葉片表面或者風電葉片外蒙皮玻璃纖維布的層間、內側，或者直接固定在外蒙皮的玻璃纖維布上。
[0016]作為優選，環境溫濕度傳感器選擇型號為JCJ106，它符合ZIGBEE協議標準的射頻收發器和微處理器，具有通訊距離遠、抗干擾能力強、組網靈活、性能可靠穩定等優點。JCJ106傳感器終端需配合JCJ106XT協調器組成傳感器測量網絡。協調器通過標準RS-485通信接口可與PLC設備共同組成多點無線溫濕度監控系統。
[0017]表面溫度傳感器優選用OMEGA公司生產的薄膜式RTD溫度傳感器。該傳感器基于PT100制作、外形為小型、扁平狀薄膜式元件，直徑為0.2mm(0.008")、長IOmm(0.4〃)的導線，可以在-50-500°C范圍內使用，O至100°C之間的電阻溫度系數為0.00385 Ω/℃。該薄膜式溫度傳感器具有尺寸小，測量準確的優點，便于鋪層時與電加熱材料一同安裝在風電葉片內。
[0018]溫濕度變送器優選采用型號為KSW-R4溫濕度變送器；PLC采用西門子、型號為224XPCN的可編程邏輯控制器，固態繼電器選用G3NA-220B歐姆龍固態繼電器，儀器經導電滑環安裝于設在機艙內的電氣柜中。
[0019]電加熱材料上各裝有2個電極，電源的電壓為90V~380V，在該電壓范圍內的功率密度為100~1000W/m3。
[0020]本發明所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，包括以下步驟:
[0021]a、用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，并將電加熱材料通過支導線與主導線連接；
[0022]b、用結構膠將步驟a制備得到的設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體、預制好的剪腹板粘接為一體，制得風電葉片的半成品；然后修整半成品，并在葉片前緣和葉片后緣區域內外分別粘貼預浸有樹脂的玻璃纖維布，進行補強；[0023]C、對風電葉片半成品根部進行切割和打孔，然后再在其表面噴涂保護涂層，然后安裝葉片根部螺栓緊固件；
[0024]d、將風電葉片的根部與風力發電機的輪轂連接；然后將控制單元安裝在風力發電機機艙罩的內壁上，并在機艙罩內的發電機轉子的連接軸上安裝導電滑環；與電加熱材料
(6)連接的主導線通過導電滑環分別與控制單元內的固態繼電器(5)觸點端和電源(7)零線相接，所述的固態繼電器(5)與電源(7)火線連接構成通電或斷電回路，且所述的固態繼電器(5)與PLC控制器(4)相連，所述的PLC控制器(4)與溫濕度變送器(3)相連；
[0025]然后將環境溫濕度傳感器(2)安裝在風力發電機機艙內；
[0026]并將葉片表面溫度傳感器(I)間隔安裝在風電葉片的葉尖、中間以及葉根的前緣區域。
[0027]以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，步驟a中所述的采用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，其方法包括以下步驟:
[0028]5.1、風機葉片模具處理；清理風機葉片模具，修補平整后，在風機葉片模具上噴涂脫模劑；
[0029]5.2、準備材料；準備制備葉片內蒙皮、根部增強帶、葉片外蒙皮的玻璃纖維布、芯材、預制好的主梁和剪腹板，電加熱材料、支導線和主導線；其中電加熱材料的形狀、尺寸和電極引出位置根據待鋪位置預先設定；并對設定位置的電加熱材料編號排序；
[0030]5.3、電加熱材料、吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮的鋪設:
[0031]在風機葉片模具上，依次鋪設電加熱材料、外蒙皮玻璃纖維布；
[0032]或者在風機葉片模具上，依次鋪設一層外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料、一層外蒙皮玻璃纖維布；
[0033]或者在風機葉片模具上，依次鋪設外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料；
[0034]或者在風機葉片模具上，直接鋪設固定有碳纖維束或金屬電加熱材料的玻璃纖維布；
[0035]5.4、電加熱材料主導線、電加熱材料電極的鋪設:
[0036]電加熱材料(6)內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，將兩支導線并聯相接于兩條主導線上，使鋪放的所有電加熱材料并聯連接；
[0037]5.5、芯材和主梁以及吸力面殼體和壓力面殼體的內蒙皮的鋪設:
[0038]在鋪設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮內表明上，分別鋪放芯材和已預制的主梁，并在葉片根部鋪設玻璃纖維布增強層，最后再分別鋪放內蒙皮玻璃纖維布，制得吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體；
[0039]5.6、鋪設輔助材料體系，設置注膠口和真空抽氣口:
[0040]將裁剪好的脫模布滿鋪在葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體的外表面，然后在脫模布上表面依次鋪設導流布、導氣管、注膠管，并設置注膠口和真空抽氣口 ；然后用真空袋膜將整個葉片吸力面殼體預成型體、壓力面殼體預成型體、導流布、注膠管和導氣管整體密封，并且密封注膠口，然后將真空抽氣口與真空泵相連進行抽真空，并檢驗密閉系統的氣密性，確保氣密性達到要求；
[0041]5.7、真空灌注樹脂:
[0042]將樹脂體系混合均勻并進行脫泡處理，然后開啟注膠口將樹脂體系利用真空負壓方式，分別注入到葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體中，待樹脂完全充滿后關閉注膠口，并持續抽真空保持預成型體內的真空度；
[0043]5.8、預固化成型、安裝筋板、合模后固化及后處理:
[0044]將灌注完樹脂的葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體，加熱預固化；在預固化完成的葉片吸力面殼體的安裝大梁的位置區域、前后緣上刮涂膠粘劑，然后將預固化完成的壓力面殼體翻轉覆蓋于吸力面殼體上，完成合模，然后進行后固化，后固化完成后進行脫模，然后修整處理得到設有電加熱材料的風電葉片。
[0045]作為優選方案，以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，所述的電加熱材料內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，兩支導線并聯相接于兩條主導線上，且相鄰2根電加熱材料的周邊各留有O?5mm的空隙。
[0046]作為優選方案，以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，所述的樹脂為環氧樹脂或不飽和聚酯樹脂。
[0047]作為優選方案，以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，風電葉片殼體為夾芯結構，上下表面為蒙皮玻璃纖維布，中間為泡沫夾芯材料；電加熱材料間隔間距鋪設在外蒙皮玻璃纖維布的外表面的前緣區域，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布之間，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布的內側。
[0048]風電葉片吸力面殼體和壓力面殼體均為由內蒙皮和外蒙皮包覆中間芯材通過真空導灌注成型工藝一體成型的夾芯型結構件；
[0049]其中，外蒙皮與內蒙皮的厚度相同，均由2?3層玻璃纖維布鋪覆而成；電加熱材料位于外蒙皮玻璃纖維布的外表面或外蒙皮玻璃纖維布之間或固定在外蒙皮玻璃纖維布內側上，與外蒙皮一體成型。
[0050]葉片迎風一側為葉片前緣，背風一側為葉片后緣。電加熱材料至少覆蓋壓力面殼體和吸力面殼體位于該葉片前緣的部分區域，且至少鋪覆I層。形狀與所覆蓋的葉片殼體區域隨形，每層電加熱材料的厚度為0.2?1mm。
[0051]以上所述的電加熱材料為碳纖維束或金屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上。
[0052]有益效果:本發明提供的一種風電葉片防結冰控制系統具有如下優點:
[0053]1、本發明提供的風電葉片防結冰控制系統，結構設計合理，安裝方便，自動化智能化程度高，可有效對風機葉片進行加熱，并可防止葉片表面溫度過高對葉片的樹脂和保護涂層產生負面影響，避免環境結冰條件消失時電加熱材料仍然繼續工作以節約能源，不會損壞風機葉片，能有效防止葉片結冰。
[0054]并且采用電加熱材料進行加熱，電加熱材料發熱均勻、發熱效率高且安全性好，能有效實現葉片表面防結冰；電加熱材料較為輕薄，對葉片的氣動外形影響較小；電加熱材料為連續結構，不易損壞，維修方便。并且采用PLC采集多片溫濕度傳感器的環境信息，控制電加熱材料對葉片表面進行加熱，從而實現對葉片除冰系統的實時監控，系統穩定、控制精度高，取得了重大技術進步。
[0055]2、本發明提供的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，整個工藝設計合理，可操作性強，工藝穩定，采用優選工藝，其中風機葉片吸力面殼體和壓力面殼體均為由內蒙皮和外蒙皮包覆中間芯材通過真空灌注成型工藝一體成型，電加熱材料位于外蒙皮玻璃纖維布的外表面或外蒙皮玻璃纖維布之間或固定在外蒙皮玻璃纖維布之上，表面溫度傳感器，同時與外蒙皮一體成型，制備效率高，可以制備得到具有電加熱系統，具有防結冰性能的風電葉片。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1是本發明所述的風電葉片防結冰控制系統的結構示意圖。
[0057]圖2是設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0058]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0059]實施例1
[0060]如圖1所示:一種風電葉片防結冰控制系統，它主要包括:監測單元、控制單元和加熱單元；
[0061]所述的監測單元包括安裝于葉片表面的溫度傳感器(I)，葉片所處環境的溫濕度傳感器
[0062](2)；
[0063]所述的控制單元包括溫濕度變送器(3)、與溫濕度變送器(3)相連的PLC控制器
(4)，與PLC控制器(4)相連的固態繼電器(5)；
[0064]所述的加熱單元包括電加熱材料(6)和與電加熱材料(6)相連的電源(7)；
[0065]所述的溫度傳感器(I)和溫濕度傳感器(2)分別與溫濕度變送器(3)相連；
[0066]所述的固態繼電器(5)與PLC(4)連接，實現電源(7)與電加熱材料(6)接通、斷開的切換。
[0067]以上所述的風電葉片防結冰裝置，所述的電加熱材料層(6)的厚度0.2-lmm，安裝在風電葉片表面或者風電葉片外蒙皮玻璃纖維布的層間、內側，或者固定在風電葉片外蒙皮玻璃纖維布上。
[0068]以上所述的電加熱材料(6)為碳纖維束或金屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上制成。
[0069]實施例2
[0070]一種具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其包括以下步驟:
[0071]a、用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，并將電加熱材料通過支導線與主導線連接；
[0072]b、用結構膠將步驟a制備得到的設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體、預制好的剪腹板粘接為一體，制得風電葉片的半成品；然后修整半成品，并在葉片前緣和葉片后緣區域內外分別粘貼預浸有樹脂的玻璃纖維布，進行補強；
[0073]C、對風電葉片半成品根部進行切割和打孔，然后再在其表面噴涂保護涂層，然后安裝葉片根部螺栓緊固件；
[0074]d、將風電葉片的根部與風力發電機的輪轂連接；然后將控制單元安裝在風力發電機機艙罩的內壁上，并在機艙罩內的發電機轉子的連接軸上安裝導電滑環；與電加熱材料
(6)連接的主導線通過導電滑環分別與控制單元內的固態繼電器(5)觸點端和電源(7)零線相接，所述的固態繼電器(5)與電源(7)火線連接構成通電或斷電回路，且所述的固態繼電器(5)與PLC控制器(4)相連，所述的PLC控制器(4)與溫濕度變送器(3)相連；
[0075]然后將環境溫濕度傳感器(2)安裝在風力發電機機艙內；
[0076]并將葉片表面溫度傳感器(I)間隔安裝在風電葉片的葉尖、中間以及葉根的前緣區域。
[0077]以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，步驟a中所述的采用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，其方法包括以下步驟:如圖2所示:
[0078]5.1、風機葉片模具處理；清理風機葉片模具，修補平整后，在風機葉片模具上噴涂脫模劑；
[0079]5.2、準備材料；準備制備葉片內蒙皮、根部增強帶、葉片外蒙皮的玻璃纖維布、芯材、預制好的主梁和剪腹板，電加熱材料、支導線和主導線；其中電加熱材料的形狀、尺寸和電極引出位置根據待鋪位置預先設定；并對設定位置的電加熱材料編號排序；
[0080]5.3、電加熱材料、吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮的鋪設:
[0081]在風機葉片模具上，依次鋪設電加熱材料、外蒙皮玻璃纖維布；
[0082]或者在風機葉片模具上，依次鋪設一層外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料、一層外蒙皮玻璃纖維布；
[0083]或者在風機葉片模具上，依次鋪設外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料；
[0084]或者在風機葉片模具上，直接鋪設固定有碳纖維束或金屬電加熱材料的玻璃纖維布；
[0085]5.4、電加熱材料主導線、電加熱材料電極的鋪設:
[0086]電加熱材料(6)內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，將兩支導線并聯相接于兩條主導線上，使鋪放的所有電加熱材料并聯連接；
[0087]5.5、芯材和主梁以及吸力面殼體和壓力面殼體的內蒙皮的鋪設:
[0088]在鋪設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮內表明上，分別鋪放芯材和已預制的主梁，并在葉片根部鋪設玻璃纖維布增強層，最后再分別鋪放內蒙皮玻璃纖維布，制得吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體；
[0089]5.6、鋪設輔助材料體系，設置注膠口和真空抽氣口:
[0090]將裁剪好的脫模布滿鋪在葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體的外表面，然后在脫模布上表面依次鋪設導流布、導氣管、注膠管，并設置注膠口和真空抽氣口 ；然后用真空袋膜將整個葉片吸力面殼體預成型體、壓力面殼體預成型體、導流布、注膠管和導氣管整體密封，并且密封注膠口，然后將真空抽氣口與真空泵相連進行抽真空，并檢驗密閉系統的氣密性，確保氣密性達到要求；
[0091]5.7、真空灌注樹脂:
[0092]將樹脂體系混合均勻并進行脫泡處理，然后開啟注膠口將樹脂體系利用真空負壓方式，分別注入到葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體中，待樹脂完全充滿后關閉注膠口，并持續抽真空保持預成型體內的真空度；[0093]5.8、預固化成型、安裝筋板、合模后固化及后處理:
[0094]將灌注完樹脂的葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體，加熱預固化；在預固化完成的葉片吸力面殼體的安裝大梁的位置區域、前后緣上刮涂膠粘劑，然后將預固化完成的壓力面殼體翻轉覆蓋于吸力面殼體上，完成合模，然后進行后固化，后固化完成后進行脫模，然后修整處理得到設有電加熱材料的風電葉片。
[0095]以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，所述的電加熱材料(6)內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，兩支導線并聯相接于兩條主導線上，且相鄰2根電加熱材料(6)的周邊各留有O?5mm的空隙。
[0096]以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，所述的樹脂為環氧樹脂或不飽和聚酯樹脂。
[0097]以上所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，風電葉片殼體為夾芯結構，上下表面為蒙皮玻璃纖維布，中間為泡沫夾芯材料；電加熱材料出)間隔間距鋪設在外蒙皮玻璃纖維布的外表面的前緣區域，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布之間，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布的內側。
[0098]以上所述的電加熱材料為碳纖維束或金屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上。
[0099]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種風電葉片防結冰控制系統，其特征在于，它主要包括:監測單元、控制單元和加熱單元； 所述的監測單元包括安裝于葉片表面的溫度傳感器(I)，葉片所處環境的溫濕度傳感器⑵； 所述的控制單元包括溫濕度變送器(3)、與溫濕度變送器(3)相連的PLC控制器(4)，與PLC控制器(4)相連的固態繼電器(5)； 所述的加熱單元包括電加熱材料(6)和與電加熱材料(6)相連的電源(7)； 所述的溫度傳感器(I)和溫濕度傳感器(2)分別與溫濕度變送器(3)相連； 所述的固態繼電器(5)與PLC(4)連接，可實現電源(7)和電加熱材料(6)的接通、斷開的切換。
2.根據權利要求1所述的風電葉片防結冰控制系統，其特征在于，所述的溫度傳感器(I)為3至6個，間隔安裝在風電葉片的葉尖、中間以及葉根的前緣區域。
3.根據權利要求1所述的風電葉片防結冰控制系統，其特征在于，所述的電加熱材料(6)為碳纖維束或金 屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上。
4.權利要求1所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a、用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，并將電加熱材料通過支導線與主導線連接； b、用結構膠將步驟a制備得到的設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體、預制好的剪腹板粘接為一體，制得風電葉片的半成品；然后修整半成品，并在葉片前緣和葉片后緣區域內外分別粘貼預浸有樹脂的玻璃纖維布，進行補強； C、對風電葉片半成品根部進行切割和打孔，然后再在其表面噴涂保護涂層，然后安裝葉片根部螺栓緊固件； d、將風電葉片的根部與風力發電機的輪轂連接；然后將控制單元安裝在風力發電機機艙罩的內壁上，并在機艙罩內的發電機轉子的連接軸上安裝導電滑環；與電加熱材料(6)連接的主導線通過導電滑環分別與控制單元內的固態繼電器(5)觸點端和電源(7)零線相接，所述的固態繼電器(5)與電源(7)火線連接構成通電或斷電回路，且所述的固態繼電器(5)與PLC控制器(4)相連，所述的PLC控制器(4)與溫濕度變送器(3)相連； 然后將環境溫濕度傳感器(2)安裝在風力發電機機艙內； 并將葉片表面溫度傳感器⑴間隔安裝在風電葉片的葉尖、中間以及葉根的前緣區域。
5.根據權利要求4所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，步驟a中所述的采用真空灌注成型工藝制備設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體，其方法包括以下步驟: 5.1、風機葉片模具處理；清理風機葉片模具，修補平整后，在風機葉片模具上噴涂脫模劑； 5.2、準備材料；準備制備葉片內蒙皮、根部增強帶、葉片外蒙皮的玻璃纖維布、芯材、預制好的主梁和剪腹板，電加熱材料、支導線和主導線；其中電加熱材料的形狀、尺寸和電極引出位置根據待鋪位置預先設定；并對設定位置的電加熱材料編號排序；. 5.3、電加熱材料、吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮的鋪設: 在風機葉片模具上，依次鋪設電加熱材料、外蒙皮玻璃纖維布； 或者在風機葉片模具上，依次鋪設一層外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料、一層外蒙皮玻璃纖維布； 或者在風機葉片模具上，依次鋪設外蒙皮玻璃纖維布、電加熱材料； 或者在風機葉片模具上，直接鋪設固定有碳纖維束或金屬電加熱材料的玻璃纖維布； .5.4、電加熱材料主導線、電加熱材料電極的鋪設: 電加熱材料(6)內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，將兩支導線并聯相接于兩條主導線上，使鋪放的所有電加熱材料并聯連接； . 5.5、芯材和主梁以及吸力面殼體和壓力面殼體的內蒙皮的鋪設: 在鋪設有電加熱材料的吸力面殼體和壓力面殼體的外蒙皮內表明上，分別鋪放芯材和已預制的主梁，并在葉片根部鋪設玻璃纖維布增強層，最后再分別鋪放內蒙皮玻璃纖維布，制得吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體； .5.6、鋪設輔助材料體系，設置注膠口和真空抽氣口: 將裁剪好的脫模布滿鋪在葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體的外表面，然后在脫模布上表面依次鋪設導流布、導氣管、注膠管，并設置注膠口和真空抽氣口 ；然后用真空袋膜將整個葉片吸力面殼體預成型體、壓力面殼體預成型體、導流布、注膠管和導氣管整體密封，并且密封注膠口，然后將真空抽氣口與真空泵相連進行抽真空，并檢驗密閉系統的氣密性，確保氣密性達到要求； .5.7、真空灌注樹脂: 將樹脂體系混合均勻并進行脫泡處理，然后開啟注膠口將樹脂體系利用真空負壓方式，分別注入到葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體中，待樹脂完全充滿后關閉注膠口，并持續抽真空保持預成型體內的真空度； . 5.8、預固化成型、安裝筋板、合模后固化及后處理: 將灌注完樹脂的葉片吸力面殼體預成型體和壓力面殼體預成型體，加熱預固化；在預固化完成的葉片吸力面殼體的安裝大梁的位置區域、前后緣上刮涂膠粘劑，然后將預固化完成的壓力面殼體翻轉覆蓋于吸力面殼體上，完成合模，然后進行后固化，后固化完成后進行脫模，然后修整處理得到設有電加熱材料的風電葉片。
6.根據權利要求5所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，所述的電加熱材料(6)內設有兩電極，兩電極上分別連接有支導線，兩支導線并聯相接于兩條主導線上，且相鄰2根電加熱材料(6)的周邊各留有O — 5mm的空隙。
7.根據權利要求5所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，所述的樹脂為環氧樹脂或不飽和聚酯樹脂。
8.根據權利要求4所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，風電葉片殼體為夾芯結構，上下表面為蒙皮玻璃纖維布，中間為泡沫夾芯材料；電加熱材料(6)間隔間距鋪設在外蒙皮玻璃纖維布的外表面的前緣區域，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布之間，或者間隔間距鋪設在前緣區域的外蒙皮玻璃纖維布的內側。
9.根據權利要求4所述的具有防結冰性能的風電葉片的制備方法，其特征在于，所述的電加熱材料為碳纖維束或金屬電加熱材料固定在玻璃纖維布上或聚酯纖維布上。
【文檔編號】F03D11/00GK104018997SQ201410265638
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】劉衛生, 黃輝秀, 任梅英 申請人:連云港中復連眾復合材料集團有限公司