風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片具有用于在轉(zhuǎn)子葉片中產(chǎn)生氣流的至少一個(gè)風(fēng)扇，以及用于加熱至少部分氣流的至少一個(gè)加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片主要負(fù)責(zé)葉片的效率程度，因此風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片是關(guān)鍵零部件。為了高效的發(fā)電，此種風(fēng)力發(fā)電站被建立在具有大量風(fēng)天和較高風(fēng)速的地方。特別地，這種地方也在寒冷的地區(qū)被發(fā)現(xiàn)。
[0003]在此，在相應(yīng)的天氣條件下，轉(zhuǎn)子葉片上會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰。如果發(fā)生結(jié)冰，風(fēng)力發(fā)電站的效率程度會(huì)減小，因?yàn)榻Y(jié)冰導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力輪廓減小。結(jié)冰也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的不平衡。在此，所述效率程度的減小發(fā)生在具有平均風(fēng)速以上的時(shí)間(即，秋天和冬天)中。
[0004]此外，冰塊的掉落代表著一種危險(xiǎn)。因此，在轉(zhuǎn)子葉片結(jié)冰的情況下，為安全起見，風(fēng)力發(fā)電站不得不被迫停機(jī)，以保護(hù)周圍地區(qū)防范冰塊飛濺，這被稱為脫冰。所述停機(jī)會(huì)持續(xù)幾天，多則幾周，這意味著相當(dāng)長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間。
[0005]DE19621485A1描述了一種用于風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片加熱器。在此，在轉(zhuǎn)子葉片邊緣上提供了進(jìn)氣管。通過加熱器和風(fēng)扇的方式產(chǎn)生暖氣，風(fēng)扇將暖氣吹入進(jìn)氣管中。風(fēng)扇加熱器位于轉(zhuǎn)子葉片的外側(cè)。
[0006]EP0842360B1描述了一種用于風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片的除冰方法，其中轉(zhuǎn)子葉片具有相互連通的腔。在此，被加熱的熱交換介質(zhì)引導(dǎo)經(jīng)過所述腔。用于引進(jìn)熱交換介質(zhì)的裝置包括具有集成加熱元件的電風(fēng)扇。所述風(fēng)扇的吸入側(cè)連接于所述腔，通過風(fēng)扇的吸入側(cè)暖氣持續(xù)流動(dòng)經(jīng)過所述腔；風(fēng)扇的壓力側(cè)連接于第一腔，因此產(chǎn)生暖氣回路。
[0007]DE102005034131A1描述了一種用于風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子葉片的除冰裝置和方法。其中，被加熱的空氣引導(dǎo)經(jīng)過從葉片根部朝向葉片末端的通道。轉(zhuǎn)子葉片除冰系統(tǒng)包括設(shè)置在轂(hub)中的加熱元件。為了使得通過加熱元件加熱的空氣循環(huán)流通，所述加熱元件安裝在風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是，提供一種用于風(fēng)力發(fā)電站的盡可能便宜的轉(zhuǎn)子葉片，其中該轉(zhuǎn)子葉片阻礙和/或消除結(jié)冰。這將以盡可能節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)。高靈活性在此成為可能。這些措施優(yōu)選地適應(yīng)于特殊的天氣，因此能夠在圍繞冰點(diǎn)的溫度和在非常低的溫度下產(chǎn)生針對(duì)性的反應(yīng)。另外，轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)地不受中斷停機(jī)的困擾并且易于維修。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，此目的通過加熱裝置具有至少一個(gè)加熱模塊的這一事實(shí)來實(shí)現(xiàn)。
[0010]這種模塊化結(jié)構(gòu)使高靈活性成為可能。例如，加熱裝置能夠通過使用多個(gè)加熱模塊的方式毫無困難地?cái)U(kuò)展至用于特別寒冷的地區(qū)。在幾乎很少產(chǎn)生低溫的地區(qū)中，轉(zhuǎn)子葉片具有僅使用一個(gè)加熱模塊的加熱裝置。
[0011]如果在加熱裝置使用多個(gè)加熱模塊，該多個(gè)加熱模塊優(yōu)選在結(jié)構(gòu)上相同。因此，加熱裝置能夠以簡(jiǎn)單且低廉的方式擴(kuò)展，取決于轉(zhuǎn)子葉片的使用面積和為此目的而需要的所述加熱裝置的熱輸出。
[0012]在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子葉片包括具有至少兩個(gè)加熱模塊的加熱裝置。所述加熱模塊優(yōu)選地連接于開關(guān)裝置，通過所述開關(guān)裝置，所述模塊能夠單獨(dú)地和/或成組地開啟和/或關(guān)閉。例如，所述加熱模塊也能夠以串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式連接。
[0013]在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少一個(gè)模塊具有至少兩個(gè)加熱階段，從而使得所述模塊能夠根據(jù)加熱階段而釋放不同的熱輸出。
[0014]因此，在不同的天氣條件下能夠以靈活且節(jié)能的方式做出反應(yīng)。根據(jù)需要，能夠開啟或關(guān)閉不同數(shù)量的加熱模塊。如果在特別寒冷的天氣條件下，大量的加熱模塊被開啟。如果天氣條件有所改善，僅開啟少數(shù)的加熱模塊。
[0015]所述加熱模塊成組地開啟和關(guān)閉產(chǎn)生了在年度循環(huán)期間以非常節(jié)能的方式避免結(jié)冰的一種轉(zhuǎn)子葉片。在秋天和春天，可以避免結(jié)冰或可以僅通過開啟小量的模塊以較低的熱輸出的方式移除結(jié)冰。在冬天，額外的加熱模塊可以被開啟，從而使得確保在低溫下，保持轉(zhuǎn)子葉片避免結(jié)冰。
[0016]加熱裝置的所有的加熱模塊優(yōu)選地設(shè)置在同一殼體中。用此種方法形成的緊湊結(jié)構(gòu)單元能夠易于安裝，并且在維修的情況下能夠毫無困難的移除。緊挨著另一個(gè)加熱模塊和/或在另一個(gè)加熱模塊的上方和/或在另一個(gè)加熱模塊的后面，單獨(dú)的加熱模塊能夠設(shè)置在緊湊結(jié)構(gòu)單元中。
[0017]每個(gè)加熱模塊包括至少一個(gè)加熱元件。因此，在最簡(jiǎn)化的情況下，所述加熱模塊自身構(gòu)成加熱元件。在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的變型中，每個(gè)加熱模塊包括多個(gè)加熱元件。
[0018]在本發(fā)明的一種特別有利的變型中，加熱元件被用在轉(zhuǎn)子葉片中，加熱元件具有通過鞘管包圍的至少一個(gè)電阻加熱導(dǎo)體。具有這種的加熱元件的轉(zhuǎn)子葉片具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。因此，尤其對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片通常由玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)以半殼夾層結(jié)構(gòu)制成。例如材料(例如PU泡沫塑料或軟木)也可以為經(jīng)常使用的材料。在有的轉(zhuǎn)子葉片中使用碳纖維增強(qiáng)塑料(CRP)。所述材料對(duì)于溫度峰非常敏感。同時(shí)，為了防止結(jié)冰，引導(dǎo)經(jīng)過轉(zhuǎn)子葉片的氣流已經(jīng)被充分加熱。在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片中，代表著材料接合風(fēng)險(xiǎn)的高溫峰目前為止發(fā)生在電阻加熱導(dǎo)體的區(qū)域中。
[0019]通過封裝的方式，所述危險(xiǎn)大大降低，并且確保向周圍的空氣均勻放熱。
[0020]鞘管優(yōu)選地為中空?qǐng)A柱狀體，其中特別地電阻加熱導(dǎo)體軸向中心設(shè)置，這被稱為鞘管。在此特別證明了，如果鞘管包括金屬，優(yōu)選地不銹鋼、鋁、銅或合金是有利的。
[0021]所述鞘管使得溫度峰呈平穩(wěn)狀態(tài)，并且保證均勻的溫度分布。熱量分布在鞘管中，隨后從鞘管中以被控制的方式釋放至周圍的空氣中，使得因而避免了溫度峰對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的損壞。在此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)同時(shí)使得暖氣的高產(chǎn)量成為可能，高產(chǎn)量的暖氣可靠地防止結(jié)冰。
[0022]在本發(fā)明的一種特別有利的實(shí)施方式中，鞘管的內(nèi)部的自由空間至少部分地被填埋混合物填充。電阻加熱導(dǎo)體固定在所述填埋混合物中。
[0023]此類型的管狀加熱元件證明為尤其無故障且確保高的操作可靠性。填埋混合物防止電阻加熱元件與金屬鞘管接觸，和由于發(fā)生短路可能導(dǎo)致的風(fēng)力發(fā)電站完全停機(jī)，以及因此導(dǎo)致較高的操作故障的可能。
[0024]一種氧化鎂(MgO)的填埋混合物已經(jīng)被特別地證明是有利的。所述材料因?yàn)楦邔?dǎo)熱性和非常滿意的電絕緣性而有別于其他材料。在此，在轉(zhuǎn)子葉片中通過電阻加熱導(dǎo)體的方式產(chǎn)生的熱量，通過填埋混合物均勻地將熱量引導(dǎo)至金屬鞘管，隨后從鞘管均勻地釋放至流經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片的空氣中。因此，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片能夠被提供大量的熱輸出，并且因此能夠被可靠地防止結(jié)冰，沒有非常危險(xiǎn)的重要結(jié)構(gòu)組件。由于短路導(dǎo)致的操作失敗基本被排除了。
[0025]專用的空氣引導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)選地設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片上，用于引導(dǎo)氣流。轉(zhuǎn)子葉片通常依夾層設(shè)計(jì)制造，在內(nèi)部空間劃分轉(zhuǎn)子葉片的腹板在轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)。在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片中，被加熱的空氣引導(dǎo)穿過轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部中的這些腔。在一種有利的變型中，相比之下，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在腔中的一個(gè)獨(dú)立的空氣引導(dǎo)系統(tǒng)。所述空氣引導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)選地包括通道。作為一種選擇的方案或另外，空氣引導(dǎo)也可發(fā)生在管道中。
[0026]在本發(fā)明的一種變型中，所述通道和/或管道包括塑料或復(fù)合材料。通道和/或管道也可使用由薄且質(zhì)量輕的金屬薄片制成。
[0027]通道和/或管道優(yōu)選地至少在區(qū)域中是隔熱的。依此方式，被加熱的空氣首先能夠在沒有熱量損失下被引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子葉片的這些位置，尤其是易于結(jié)冰的位置，此過程中沒有熱量損失。這不僅節(jié)能也降低了運(yùn)行費(fèi)用。
[0028]