基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统的制作方法

本发明属于风力发电，具体涉及一种基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统。

背景技术：

1、风力发电是世界上发展最快的清洁能源技术，目前陆地风电场建设的发展十分迅速，但与此同时人们也已经注意到陆地风能利用需要面对的占地面积大、噪声污染等问题，这些限制了风电的发展。而海上丰富的风能资源以及当今技术的可行性，使得海洋将成为一个迅速发展的风电市场。

2、值得注意的是，海上设备长期处于高湿度环境，寒冷气候下的叶片结冰问题不容忽视。如果不能及时除冰，会使风力机使用寿命大大降低，并且机舱中设备工作时会产生热量从而导致机舱温度上升，威胁电子器件的稳定运行。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，实现废热回收，提高系统工作稳定性，使热量快速均匀分布，避免局部结冰。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，包括热泵余热回收系统，热泵余热回收系统经鼓风机与机舱的一端连接，机舱的另一端经引风机分两路，一路经电加热器和第一阀门后与热泵余热回收系统连接，另一路经第二阀门与热泵余热回收系统连接，电加热器与机舱内的发电机连接，发电机通过输出轴与叶轮连接，叶轮上设置有具有仿生均热功能的叶片。

4、具体的，热泵余热回收系统包括蒸发器，蒸发器的进气端与鼓风机连接，蒸发器的工质出口端依次经工质泵和压缩机与气冷器的工质入口端连接，蒸发器的出气端与气冷器的进气端连接。

5、进一步的，蒸发器的什么端经节流阀与气冷器连接。

6、进一步的，鼓风机、压缩机、工质泵、电加热器和引风机分别与发电机电连接。

7、具体的，叶轮为中空结构，内部的空腔设置有隔板，隔板将空腔分隔为独立的第一空腔和第二空腔。

8、进一步的，空腔为环形结构，隔板设置在环形结构的中间。

9、具体的，在叶片的前缘内部一侧设置有热空气进气管，另一侧对应设置有冷空气排气管，热空气进气管依次经热空气总运输管道和冷空气总运输管道与冷空气排气管连接。

10、进一步的，热空气总运输管道沿叶片内部的一侧设置，冷空气总运输管道对应设置在叶片内部的另一侧，热空气总运输管道与冷空气总运输管道之间通过热空气运输管道联通。

11、更进一步的，热空气运输管道采用仿生结构。

12、再进一步的，热空气运输管道包括主运输管道，主运输管道间隔设置在叶片内，一端与热空气总运输管道连接，另一端通过多个微运输管道与冷空气总运输管道连接。

13、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

14、本发明一种基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，通过热泵余热回收系统回收机舱中散热部件的低品位余热，并将低品位余热转化成高品位热源来预防或消除叶片的结冰现象，并且在此基础上添加电加热辅助补热，以增加除冰稳定性；不仅有利于机舱散热，提高风力发电机组的运行稳定性，同时可以延长叶片寿命，提高风力发电机组的经济性。

15、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，蒸发器、工质泵、压缩机和气冷器构成空气源热泵循环，以机舱中设备产生的热量作为热源，可有效降低机舱温度并实现余热回收。

16、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，压缩机、电加热器以及其他用电部件所用电能由发电机通过风力发电提供，清洁无污染。

17、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，叶轮设置为中间加隔板的环形空腔，结构简单，易于操作。

18、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，除冰时热空气先进入叶轮左侧空腔后进入叶片，除冰后被冷却的冷空气汇集到叶轮右侧空腔后再由引风机送入机舱。

19、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，叶片前缘内侧热空气进气管与热空气总运输管道之间联通，热空气可由热空气进气管进入热空气总运输管道。叶片后端内侧冷空气排气管与冷空气总运输管道之间联通，冷空气可由冷空气总运输管道进入冷空气排气管，之后进入叶轮空腔。以此可以简单有效的实现热空气的输入和冷空气的输出。

20、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，叶片前缘热空气总运输管道与叶片后端冷空气总运输管道之间只通过主运输管道和微运输管道联通。热空气在运输过程中加热叶片表面，防止结冰。

21、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，热空气运输管道采用仿生结构，能较快地将热空气运输到整个叶片表面，使热量快速均匀分布，避免局部结冰，提高风力发电机组寿命。

22、进一步的，基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统中，主运输管道间隔设置在叶片内，通过多个微运输管道与冷空气总运输管道连接，可增大换热面积，提高除冰效果。

23、综上所述，本发明采用热泵回收机舱中的热量，实现废热回收，并且有利于机舱散热；通过多能互补，可以提高系统工作稳定性；加热通道采用仿生结构，能较快地将热空气运输到整个叶片表面，使热量快速均匀分布，避免局部结冰。

24、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，包括热泵余热回收系统，热泵余热回收系统经鼓风机(3)与机舱(1)的一端连接，机舱(1)的另一端经引风机(14)分两路，一路经电加热器(9)和第一阀门(10)后与热泵余热回收系统连接，另一路经第二阀门(11)与热泵余热回收系统连接，电加热器(9)与机舱(1)内的发电机(2)连接，发电机(2)通过输出轴与叶轮(12)连接，叶轮(12)上设置有具有仿生均热功能的叶片(13)。

2.根据权利要求1所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，热泵余热回收系统包括蒸发器(4)，蒸发器(4)的进气端与鼓风机(3)连接，蒸发器(4)的工质出口端依次经工质泵(8)和压缩机(7)与气冷器(6)的工质入口端连接，蒸发器(4)的出气端与气冷器(6)的进气端连接。

3.根据权利要求2所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，蒸发器(4)的什么端经节流阀(5)与气冷器(6)(什么端口)连接。

4.根据权利要求2所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，鼓风机(3)、压缩机(7)、工质泵(8)、电加热器(9)和引风机(14)分别与发电机(2)电连接。

5.根据权利要求1所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，叶轮(12)为中空结构，内部的空腔设置有隔板(12-1)，隔板(12-1)将空腔分隔为独立的第一空腔和第二空腔。

6.根据权利要求5所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，空腔为环形结构，隔板(12-1)设置在环形结构的中间。

7.根据权利要求1所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，在叶片(13)的前缘内部一侧设置有热空气进气管(13-1)，另一侧对应设置有冷空气排气管(13-3)，热空气进气管(13-1)依次经热空气总运输管道(13-2)和冷空气总运输管道(13-4)与冷空气排气管(13-3)连接。

8.根据权利要求7所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，热空气总运输管道(13-2)沿叶片(13)内部的一侧设置，冷空气总运输管道(13-4)对应设置在叶片(13)内部的另一侧，热空气总运输管道(13-2)与冷空气总运输管道(13-4)之间通过热空气运输管道联通。

9.根据权利要求8所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，热空气运输管道采用仿生结构。

10.根据权利要求9所述的基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，其特征在于，热空气运输管道包括主运输管道(13-5)，主运输管道(13-5)间隔设置在叶片(13)内，一端与热空气总运输管道(13-2)连接，另一端通过多个微运输管道(13-6)与冷空气总运输管道(13-4)连接。

技术总结本发明公开了一种基于热泵余热回收与电加热互补的仿生均热叶片除冰系统，热泵余热回收系统经鼓风机与机舱的一端连接，机舱的另一端经引风机分两路，一路经电加热器和第一阀门后与热泵余热回收系统连接，另一路经第二阀门与热泵余热回收系统连接，电加热器与机舱内的发电机连接，发电机通过输出轴与叶轮连接，叶轮上设置有具有仿生均热功能的叶片。实现废热回收，有利于机舱散热；通过多能互补提高系统工作稳定性；加热通道采用仿生结构，能够快速将热空气运输到整个叶片表面，使热量快速均匀分布，避免局部结冰。技术研发人员：李铭志,李佳东,常洋涛,谭永健,陈柏旭受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11