本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電，具體涉及一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，風(fēng)能作為一種清潔、可再生的能源，其發(fā)展前景十分廣闊。為了對(duì)風(fēng)能這種可再生能源進(jìn)行開發(fā)利用，人們開發(fā)了一種風(fēng)力機(jī)，其通過利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)其葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的機(jī)械裝置。根據(jù)收集風(fēng)能的結(jié)構(gòu)形式及在空間的布置，風(fēng)力機(jī)主要分為水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)兩大類。其中，水平軸風(fēng)力機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的一種，其數(shù)量占絕大多數(shù)，可達(dá)98％以上。

2、風(fēng)力機(jī)在風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū)，在空氣溫度較低或者濕度較大的情況下，風(fēng)機(jī)葉片上可能發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰將導(dǎo)致葉片的氣動(dòng)特性發(fā)生改變，降低風(fēng)機(jī)的工作效率，減少功率的輸出，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停機(jī)，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，由于葉片結(jié)冰增大了風(fēng)機(jī)的負(fù)載，也是影響風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行的主要因素之一。因此，在生產(chǎn)質(zhì)檢過程中，如何有效準(zhǔn)確地檢測(cè)風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀況下的實(shí)時(shí)功率狀態(tài)，對(duì)于風(fēng)力機(jī)的生產(chǎn)以及后續(xù)的工作意義重大。

3、但是，現(xiàn)有的檢測(cè)裝置無法很好的模擬風(fēng)力機(jī)的各種結(jié)冰狀態(tài)，只能依靠自然環(huán)境下的溫度改變來檢測(cè)風(fēng)力機(jī)的實(shí)時(shí)功率，這樣檢測(cè)結(jié)果有限，不能全面了解風(fēng)力機(jī)在各種環(huán)境下結(jié)冰狀態(tài)的實(shí)時(shí)功率，為以后風(fēng)力機(jī)的工作埋下隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置及方法，能夠模擬各環(huán)境下風(fēng)力機(jī)結(jié)冰狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)時(shí)檢測(cè)器實(shí)時(shí)功率，以便了解該風(fēng)力機(jī)的質(zhì)量狀態(tài)，為以后的工作做好鋪墊，保證電網(wǎng)穩(wěn)定。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，包括：

4、風(fēng)洞，其包括依次連接的集氣段、動(dòng)力段、熱交換段、穩(wěn)定段以及擴(kuò)散段，所述熱交換段內(nèi)設(shè)置有溫控模組以調(diào)節(jié)測(cè)試溫度，所述穩(wěn)定段靠近所述擴(kuò)散段一端內(nèi)壁固定安裝有監(jiān)測(cè)出風(fēng)溫度的第一溫度檢測(cè)器；

5、噴霧機(jī)，其出霧端口通過管道連接有霧狀噴頭，所述霧狀噴頭通過設(shè)置有固定環(huán)固定安裝于所述擴(kuò)散段的外端面，以調(diào)節(jié)測(cè)試濕度；

6、風(fēng)力機(jī)，其動(dòng)力輸出端固定安裝有葉片，且軸心線與所述風(fēng)洞的軸心線相重合，所述風(fēng)力機(jī)外周通過支撐機(jī)構(gòu)安裝有用于監(jiān)測(cè)所述風(fēng)力機(jī)溫度與濕度的第二溫度檢測(cè)器與濕度檢測(cè)器；

7、功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊，用于采集所述的風(fēng)力機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)并經(jīng)過處理分析之后生成其實(shí)時(shí)功率檢測(cè)報(bào)告。

8、作為一種優(yōu)選方案，所述動(dòng)力段內(nèi)通過支架在其軸心線上固定安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)動(dòng)力輸出端固定安裝有朝向出風(fēng)端的扇葉，所述動(dòng)力段內(nèi)還配置有用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速與風(fēng)向的風(fēng)速風(fēng)向儀。

9、作為一種優(yōu)選方案，所述溫控模組為圓周陣列安裝于所述熱交換段內(nèi)并延伸至所述穩(wěn)定段末端的換熱管，所述熱交換段內(nèi)部一體成型有隔離板，將其內(nèi)部分隔形成有進(jìn)液通道與回液通道兩個(gè)環(huán)形空間，所述熱交換段上與所述進(jìn)液通道相連通一體成型有進(jìn)液管口，且與所述回液通道相連通一體成型有出液管口，所述換熱管兩端分別與所述進(jìn)液通道以及所述回液通道相連通，用于循環(huán)熱交換液以調(diào)節(jié)測(cè)試中風(fēng)溫。

10、作為一種優(yōu)選方案，所述換熱管包括u形折疊連通的出液段與回流段，所述出液段與所述回流段之間交替咬合形成凹形段以降低熱交換液流速，所述出液段端部形成有進(jìn)液端口，并與所述進(jìn)液通道相連通，所述回流段端部形成有出液端口，并與所述回液通道相連通。

11、作為一種優(yōu)選方案，所述固定環(huán)為強(qiáng)磁吸力夾座，通過磁吸力吸附于所述擴(kuò)散段外端面對(duì)所述霧狀噴頭進(jìn)行固定，所述霧狀噴頭與所述固定環(huán)至少設(shè)置有四組，且圓周陣列安裝于所述擴(kuò)散段外端面。

12、作為一種優(yōu)選方案，所述第一溫度檢測(cè)器至少設(shè)置有兩組，其圓周陣列嵌入安裝于所述穩(wěn)定段的末端。

13、作為一種優(yōu)選方案，所述第二溫度檢測(cè)器與所述第二溫度檢測(cè)器均至少設(shè)置有兩組，且交替圓周陣列安裝于所述風(fēng)力機(jī)的外周，所述葉片與所述第二溫度檢測(cè)器設(shè)置于所述葉片的背風(fēng)面以避免對(duì)其的干擾。

14、作為一種優(yōu)選方案，所述支撐機(jī)構(gòu)包括放置于地面的三角支座以及固定安裝于所述三角支座上的環(huán)形座，所述環(huán)形座呈c形狀，且兩端一體成型有與所述三角支座支腿固定卡接的支撐腳，所述環(huán)形座上圓周陣列開設(shè)有用于固定所述第二溫度檢測(cè)器與所述濕度檢測(cè)器的安裝孔，相鄰所述安裝孔之間開設(shè)有通風(fēng)槽以降低風(fēng)阻。

15、作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集測(cè)試過程中實(shí)時(shí)的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度以及所述風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速與功率參數(shù)；

16、所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理模塊；

17、所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、校驗(yàn)和計(jì)算處理步驟；

18、所述數(shù)據(jù)分析模塊用于將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的性能狀態(tài)以及數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，生成所述風(fēng)力機(jī)的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)報(bào)告。

19、一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)方法，應(yīng)用上述的風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，包括以下步驟：

20、步驟一：將風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置放置于溫度為-10℃至-20℃的開放隧道內(nèi)，并將風(fēng)洞、噴霧機(jī)以及風(fēng)力機(jī)按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行組裝；

21、步驟二：待組裝完畢后，通過動(dòng)力段產(chǎn)生風(fēng)源，并保持在指定的風(fēng)向與風(fēng)速數(shù)值，之后通過熱交換段內(nèi)的溫控模組調(diào)節(jié)風(fēng)溫，使其達(dá)到測(cè)定溫度；

22、步驟三：在風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)溫穩(wěn)定之后，通過噴霧機(jī)產(chǎn)生噴霧，并由霧狀噴頭排出，改變空氣濕度，使其達(dá)到指定數(shù)值，同時(shí)水霧吹向葉片，在其表面結(jié)冰，模擬該環(huán)境下的結(jié)冰狀態(tài)；

23、步驟四：通過功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力機(jī)的功率狀態(tài)，在功率狀態(tài)穩(wěn)定之后，利用數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊生成該結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)報(bào)告。

24、步驟五：在某一環(huán)境狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)報(bào)告生成后，可繼續(xù)調(diào)節(jié)風(fēng)速、風(fēng)溫以及空氣濕度，改變結(jié)冰狀態(tài)，以檢測(cè)各種狀態(tài)下風(fēng)力機(jī)的實(shí)時(shí)功率。

25、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

26、本發(fā)明通過設(shè)置熱交換段與換熱管相配合，可根據(jù)需要改變風(fēng)溫，從而實(shí)現(xiàn)模擬風(fēng)力機(jī)各結(jié)冰狀態(tài)下的工作情況，并通過功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其實(shí)時(shí)功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而能夠得到風(fēng)力機(jī)各結(jié)冰狀態(tài)喜愛的實(shí)時(shí)功率情況，對(duì)風(fēng)力機(jī)的質(zhì)檢提供幫助，能夠了解風(fēng)力機(jī)各工作狀態(tài)下的質(zhì)量狀態(tài)，為以后的發(fā)電工作做好鋪墊，減少隱患，保證電網(wǎng)穩(wěn)定。

27、本發(fā)明通過在出液段與回流段之間交替咬合形成凹形段，可降低熱交換液流速，從而提高熱交換液與冷空氣的接觸時(shí)間，保證熱交換液有充足的時(shí)間進(jìn)行能量交換，進(jìn)而提高溫度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，同時(shí)在葉片被封面設(shè)置有環(huán)形排布的濕度檢測(cè)器與第二溫度檢測(cè)器，能夠準(zhǔn)確獲取葉片該環(huán)境狀態(tài)下的溫濕度狀態(tài)，從而更加精準(zhǔn)的判斷出風(fēng)力機(jī)的實(shí)時(shí)功率，保證檢測(cè)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述動(dòng)力段(12)內(nèi)通過支架在其軸心線上固定安裝有伺服電機(jī)(121)，所述伺服電機(jī)(121)動(dòng)力輸出端固定安裝有朝向出風(fēng)端的扇葉(122)，所述動(dòng)力段(12)內(nèi)還配置有用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速與風(fēng)向的風(fēng)速風(fēng)向儀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述溫控模組為圓周陣列安裝于所述熱交換段(13)內(nèi)并延伸至所述穩(wěn)定段(14)末端的換熱管(131)，所述熱交換段(13)內(nèi)部一體成型有隔離板(134)，將其內(nèi)部分隔形成有進(jìn)液通道(135)與回液通道(136)兩個(gè)環(huán)形空間，所述熱交換段(13)上與所述進(jìn)液通道(135)相連通一體成型有進(jìn)液管口(132)，且與所述回液通道(136)相連通一體成型有出液管口(133)，所述換熱管(131)兩端分別與所述進(jìn)液通道(135)以及所述回液通道(136)相連通，用于循環(huán)熱交換液以調(diào)節(jié)測(cè)試中風(fēng)溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述換熱管(131)包括u形折疊連通的出液段(1311)與回流段(1312)，所述出液段(1311)與所述回流段(1312)之間交替咬合形成凹形段以降低熱交換液流速，所述出液段(1311)端部形成有進(jìn)液端口(1313)，并與所述進(jìn)液通道(135)相連通，所述回流段(1312)端部形成有出液端口(1314)，并與所述回液通道(136)相連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述固定環(huán)(22)為強(qiáng)磁吸力夾座，通過磁吸力吸附于所述擴(kuò)散段(15)外端面對(duì)所述霧狀噴頭(21)進(jìn)行固定，所述霧狀噴頭(21)與所述固定環(huán)(22)至少設(shè)置有四組，且圓周陣列安裝于所述擴(kuò)散段(15)外端面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第一溫度檢測(cè)器(16)至少設(shè)置有兩組，其圓周陣列嵌入安裝于所述穩(wěn)定段(14)的末端。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第二溫度檢測(cè)器(32)與所述第二溫度檢測(cè)器(32)均至少設(shè)置有兩組，且交替圓周陣列安裝于所述風(fēng)力機(jī)(3)的外周，所述葉片(31)與所述第二溫度檢測(cè)器(32)設(shè)置于所述葉片(31)的背風(fēng)面以避免對(duì)其的干擾。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：所述支撐機(jī)構(gòu)包括放置于地面的三角支座(34)以及固定安裝于所述三角支座(34)上的環(huán)形座(35)，所述環(huán)形座(35)呈c形狀，且兩端一體成型有與所述三角支座(34)支腿固定卡接的支撐腳(353)，所述環(huán)形座(35)上圓周陣列開設(shè)有用于固定所述第二溫度檢測(cè)器(32)與所述濕度檢測(cè)器(33)的安裝孔(351)，相鄰所述安裝孔(351)之間開設(shè)有通風(fēng)槽(352)以降低風(fēng)阻。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于：

10.一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-9任一所述的風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力機(jī)各種結(jié)冰狀態(tài)下的實(shí)時(shí)功率檢測(cè)裝置及方法，包括：風(fēng)洞，其包括依次連接的集氣段、動(dòng)力段、熱交換段、穩(wěn)定段以及擴(kuò)散段，熱交換段內(nèi)設(shè)置有溫控模組以調(diào)節(jié)測(cè)試溫度；噴霧機(jī)，其出霧端口通過管道連接有霧狀噴頭；風(fēng)力機(jī)，其動(dòng)力輸出端固定安裝有葉片，且軸心線與風(fēng)洞的軸心線相重合，風(fēng)力機(jī)外周通過支撐機(jī)構(gòu)安裝有用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力機(jī)溫度與濕度的第二溫度檢測(cè)器與濕度檢測(cè)器；功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊。本發(fā)明能夠模擬各環(huán)境下風(fēng)力機(jī)結(jié)冰狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)時(shí)檢測(cè)器實(shí)時(shí)功率，以便了解該風(fēng)力機(jī)的質(zhì)量狀態(tài)，為以后的工作做好鋪墊，保證電網(wǎng)穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：劉亞澤,王浩羽,包長(zhǎng)春,王留洋,學(xué)忠,李培星,高云峰,馬海婧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15