本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及微波除冰設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)飛速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般安裝于高山及邊疆區(qū)域，而高山及邊疆區(qū)域的氣象條件往往比較惡劣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面經(jīng)常會(huì)發(fā)生覆冰現(xiàn)象，覆冰會(huì)改變?nèi)~片外形狀態(tài)，從而影響葉片的氣動(dòng)性能，降低機(jī)組發(fā)電效率。當(dāng)覆冰嚴(yán)重時(shí)，會(huì)綜合考慮機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，做出停機(jī)的決定，這樣將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)電量損失。因此，能夠及時(shí)除去葉片表面的覆冰，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說是至關(guān)重要的。

針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片表面結(jié)冰的現(xiàn)象，目前普遍的解決方案是在風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部葉根部位加裝鼓風(fēng)機(jī)，向葉片葉尖方向吹送經(jīng)加熱的空氣，熱空氣的熱量經(jīng)葉片結(jié)構(gòu)層傳遞到葉片外表面，使覆蓋在葉片表面的冰融化。

另外，在對(duì)葉片表面處理時(shí)預(yù)埋導(dǎo)電金屬導(dǎo)線，再用涂層覆蓋，當(dāng)檢測(cè)到葉片有結(jié)冰趨勢(shì)時(shí)便通電主動(dòng)加熱，以使葉片表面溫度不能達(dá)到結(jié)冰所需溫度。

有些風(fēng)場未安裝上述的除冰/防冰裝置，在結(jié)冰現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)候，需要人工進(jìn)行除冰，而且多是通過蜘蛛人的方式，將人懸吊在葉片表面，手持尼龍錘，敲擊結(jié)冰區(qū)域，達(dá)到除冰的目的。

但是，上述的熱力除冰/防冰設(shè)備成本高，能耗較大，而蜘蛛人除冰方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高，且效率低下。因此，如何降低成本且安全、高效地除冰，就成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微波除冰設(shè)備，用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的涂覆有碳納米管涂層的葉片進(jìn)行除冰。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，一種微波除冰設(shè)備，用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的涂覆有碳納米管涂層的葉片進(jìn)行除冰，其特征在于，包括：

機(jī)器人，所述機(jī)器人能夠在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒外壁上移動(dòng)；

微波發(fā)射裝置，所述微波發(fā)射裝置搭載在所述機(jī)器人上，能夠向涂覆有碳納米管涂層的葉片發(fā)射微波；以及

控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制所述微波除冰設(shè)備的運(yùn)行。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，微波發(fā)射裝置可以包括：

聚波裝置，所述聚波裝置呈扇形弧面結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，微波除冰設(shè)備還可以包括：

傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包括距離傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器中的至少一種。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，微波除冰設(shè)備還可以包括：

手持遙控終端，所述手持遙控終端向所述控制系統(tǒng)發(fā)出指令，操縱所述微波除冰設(shè)備的運(yùn)行。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，微波除冰設(shè)備還可以包括：

攝像頭，所述攝像頭配置在所述機(jī)器人的前端。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，機(jī)器人包括用于驅(qū)動(dòng)其移動(dòng)的伺服電機(jī)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，機(jī)器人為磁吸附式爬壁機(jī)器人或者負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，手持遙控終端包括：

處理器；

用于存儲(chǔ)所述處理器的可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

用于實(shí)時(shí)顯示微波除冰設(shè)備的作業(yè)環(huán)境的圖像顯示器；以及

用戶接口。

本實(shí)用新型的微波除冰設(shè)備通過機(jī)器人和微波發(fā)射裝置的組合，對(duì)涂覆有碳納米管涂層的葉片進(jìn)行安全高效除冰作業(yè)，其安全性、靈活性和機(jī)動(dòng)性高。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

通過閱讀以下參照附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯，其中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的特征。

圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的框圖；

圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的框圖；

圖3是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是示出在本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的葉片表面覆冰的狀態(tài)的示意圖；

圖5是用于說明本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波發(fā)射裝置的工作原理的示意圖；

圖6是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的作業(yè)效果圖；

圖7是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的使用狀態(tài)圖。

附圖標(biāo)記：

1：塔筒

2：葉片

100：微波除冰設(shè)備

210：機(jī)器人

211：伺服電機(jī)

212：永磁吸附履帶

220：微波發(fā)射裝置

221：微波發(fā)射器

222：聚波裝置

230：控制系統(tǒng)

240：傳感器系統(tǒng)

241：距離傳感器

242：溫度傳感器

243：轉(zhuǎn)速傳感器

244：攝像頭

110：手持遙控終端

111：處理器

112：存儲(chǔ)器

113：圖像顯示器

114：用戶接口

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本公開相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置的例子。

本實(shí)用新型提供了一種微波除冰設(shè)備，用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的涂覆有碳納米管涂層的葉片進(jìn)行除冰。

圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的框圖，圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的框圖，圖3是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是示出在本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的葉片表面覆冰的狀態(tài)的示意圖，圖5是用于說明本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波發(fā)射裝置的工作原理的示意圖，圖6是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的作業(yè)效果圖。

如圖1和圖6所示，本實(shí)用新型所提供的微波除冰設(shè)備100用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，微波除冰設(shè)備100對(duì)涂覆有碳納米管涂層的葉片2進(jìn)行除冰，該微波除冰設(shè)備100包括機(jī)器人210、微波發(fā)射裝置220、控制系統(tǒng)230。

機(jī)器人210被構(gòu)成為能夠在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒1的外壁上移動(dòng)。該機(jī)器人210結(jié)構(gòu)形式可以有多種，例如可以是磁吸附式爬壁機(jī)器人或者負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人等。當(dāng)采用磁吸附爬壁機(jī)器人210為平臺(tái)時(shí)，其中，永磁吸附履帶212部分每個(gè)節(jié)段均安裝有強(qiáng)磁永磁磁鐵，且外表面采用橡膠包覆，以確保為機(jī)器人210提供強(qiáng)力穩(wěn)定的吸附力，并提供足夠強(qiáng)度的負(fù)載能力，同時(shí)包覆的橡膠有力的保護(hù)確保塔筒1表面漆層不會(huì)在機(jī)器人作業(yè)的同時(shí)遭到破壞。

爬壁機(jī)器人210的移動(dòng)可以由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)帶有制動(dòng)功能，在不通電的情況下，確保爬壁機(jī)器人210在塔筒上懸停時(shí)處于抱閘鎖死狀態(tài)，不至于在重力作用下向下滑落，而能很好的停留在指定位置。

如圖2和3所示，微波發(fā)射裝置220搭載在機(jī)器人210上，向涂覆有碳納米管涂層的葉片2發(fā)射微波。微波發(fā)射裝置220優(yōu)選使用微波發(fā)射器221(例如磁電管)來實(shí)現(xiàn)。

碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)，管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能，由于碳納米管的結(jié)構(gòu)與石墨的片層結(jié)構(gòu)相同，所以具有很好的電學(xué)性能，碳納米管還具有良好的傳熱性能。在本實(shí)用新型中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片上涂覆有碳納米管涂層。

因此，當(dāng)微波發(fā)射裝置220向葉片2發(fā)射微波時(shí)，微波經(jīng)過葉片2表面涂覆的碳納米管吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，傳遞到附著在葉片2表面的冰上，并對(duì)冰進(jìn)行加熱融化，待融化到一定程度，覆冰在重力的作用下脫落。

控制系統(tǒng)230是微波除冰設(shè)備的控制中樞，用于控制所述微波除冰設(shè)備100的運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)230被設(shè)置在機(jī)器人210的適當(dāng)位置處，能夠與微波除冰設(shè)備100的各部件進(jìn)行通信連接，接收來自各部件的信號(hào)并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果發(fā)送至相對(duì)應(yīng)的各個(gè)部件，以控制各個(gè)部件的運(yùn)行。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)230例如可基于PLC或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。

如圖5所示，在機(jī)器人210上可以設(shè)置有聚波裝置222，微波發(fā)射器221被有規(guī)則的安裝在聚波裝置222上，聚波裝置222具有呈扇形弧面結(jié)構(gòu)，有助于將微波發(fā)射器221輸出的微波聚攏到葉片2上，以減少微波散射功率損失。

在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，微波除冰設(shè)備100還可以包括傳感器系統(tǒng)240，用于為微波除冰設(shè)備100提供各個(gè)方面的狀態(tài)評(píng)估。該傳感器系統(tǒng)240可以包括距離傳感器241、溫度傳感器242、轉(zhuǎn)速傳感器243中的至少一個(gè)。距離傳感器241可以檢測(cè)機(jī)器人210距離覆冰表面的距離，并將信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)230，控制系統(tǒng)230接收來自距離傳感器241的信號(hào)并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果發(fā)送至微波發(fā)射裝置220，以調(diào)節(jié)微波發(fā)射裝置220的功率。當(dāng)機(jī)器人210距離覆冰表面的距離近時(shí)，可以把功率輸出調(diào)節(jié)的較小，當(dāng)機(jī)器人210距離覆冰表面的距離遠(yuǎn)時(shí)，可將功率輸出的較大。溫度傳感器242用于檢測(cè)葉片2表面溫度，并將信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)230，控制系統(tǒng)230接收來自溫度傳感器242的信號(hào)并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果發(fā)送至微波發(fā)射裝置220，以調(diào)整微波發(fā)射裝置220的微波照射位置。具體的，控制系統(tǒng)230通過將該溫度與預(yù)設(shè)溫度值比較，當(dāng)葉片2表面溫度上升到一定溫度時(shí)，控制微波發(fā)射裝置220不對(duì)葉片2表面照射微波，防止對(duì)葉片2表面結(jié)構(gòu)造成損傷。轉(zhuǎn)速傳感器243可以采集到機(jī)器人210驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，并將信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)230，控制系統(tǒng)230接收來自轉(zhuǎn)速傳感器243的信號(hào)并進(jìn)行處理，計(jì)算出機(jī)器人210的移動(dòng)速度，顯示到顯示器上，為對(duì)本微波除冰設(shè)備100的控制提供參考。

如圖5所示，在機(jī)器人210的前端可以設(shè)置有攝像頭244，用于拍攝微波除冰設(shè)備100的作業(yè)環(huán)境。攝像頭244可以使用高清攝像頭，從正面進(jìn)行短距離拍攝，從而確保所拍攝到的圖像的高清晰度。

在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，微波除冰設(shè)備100還可以包括手持遙控終端110，手持遙控終端110通過與控制系統(tǒng)230進(jìn)行通信連接，向控制系統(tǒng)230發(fā)出指令，操縱微波除冰設(shè)備100的運(yùn)行。所述手持遙控終端110可以包括處理器111、用于存儲(chǔ)處理器111的可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器112、用于實(shí)時(shí)顯示微波除冰設(shè)備100的作業(yè)環(huán)境的圖像顯示器113、用戶接口114。具體的，通過距離傳感器241、溫度傳感器242或轉(zhuǎn)速傳感器243檢測(cè)的信號(hào)通過無線方式傳輸?shù)绞殖诌b控終端110，操作人員可以參考這些接收到的信號(hào)，通過手持遙控終端110設(shè)置的功率調(diào)節(jié)旋鈕、微波除冰設(shè)備100運(yùn)動(dòng)控制按鈕等控制微波除冰設(shè)備100的除冰作業(yè)。通過攝像頭244捕捉的視頻信號(hào)通過無線方式傳輸?shù)绞殖诌b控終端110，操作人員能夠通過圖像顯示器113觀察到微波除冰設(shè)備100的除冰作業(yè)狀態(tài)。接收到的信號(hào)或視頻文件存儲(chǔ)在手持遙控終端110的存儲(chǔ)器112中，供后續(xù)檢查、數(shù)據(jù)收集及產(chǎn)品升級(jí)優(yōu)化參考。存儲(chǔ)器112中還可以存儲(chǔ)除冰作業(yè)信息和葉片2檢測(cè)信息，也可以存儲(chǔ)作業(yè)指令和葉片2缺陷識(shí)別軟件。在進(jìn)行除冰作業(yè)的同時(shí)，可以同步對(duì)葉片2缺陷進(jìn)行檢查和識(shí)別，并記錄在存儲(chǔ)器112中，為后續(xù)葉片2維護(hù)作業(yè)提供參考。因使用高清攝像頭244正面短距離拍攝，拍攝到的照片可確保很好的清晰度，由此葉片2缺陷的識(shí)別能高效高質(zhì)量的提供葉片2的檢查結(jié)果，相比傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡巡檢方式更具可靠性。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中的文件，可以通過用戶接口114，由用戶根據(jù)需要傳輸?shù)酵獠恳苿?dòng)硬盤、電腦設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器中。

操作人員通過手持遙控終端110控制微波除冰設(shè)備100作業(yè)動(dòng)作，手持遙控終端110的圖像顯示器113上實(shí)時(shí)顯示微波除冰設(shè)備100作業(yè)環(huán)境，為遠(yuǎn)程操作提供參考?？刂葡到y(tǒng)230控制微波除冰設(shè)備100作業(yè)動(dòng)作，以確保機(jī)器人210與待處理除冰區(qū)域保持高度上的一致性，從而確保機(jī)器人210處在最佳作業(yè)位置。

微波除冰設(shè)備100的動(dòng)力由電源提供，可以外接電源和內(nèi)置電池來實(shí)現(xiàn)，外接電源由電網(wǎng)提供，是微波除冰設(shè)備100動(dòng)力的可靠保障。內(nèi)置電池作為備用電源，當(dāng)作業(yè)中外接電源故障或意外斷電時(shí)，自動(dòng)切換到內(nèi)置電池供電，為微波除冰設(shè)備100提供基本的移動(dòng)能力，防止因?yàn)橥獠縿?dòng)力中斷造成微波除冰設(shè)備100無法回收的情況，有效規(guī)避微波除冰設(shè)備100動(dòng)力突發(fā)中斷，無法回收的風(fēng)險(xiǎn)。

圖7是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施例涉及的微波除冰設(shè)備的使用狀態(tài)圖。如圖6和圖7所示，在除冰作業(yè)時(shí)，首先將待除冰葉片2旋轉(zhuǎn)到最下方，與塔筒1保持平行，葉尖垂直向下，朝向地面，此時(shí)將葉輪鎖定。這樣做的好處是，當(dāng)覆冰融化后從葉片2表面脫落時(shí)，在重力作用下向地面墜落過程中，不至于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生碰撞，避免對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)造成碰撞損傷。

然后，操作人員控制機(jī)器人210沿著塔筒1外壁向上爬行，待機(jī)器人210攀爬到塔筒1上與葉片的待除冰區(qū)域等高的位置，由控制系統(tǒng)230發(fā)出制動(dòng)指令，使機(jī)器人210停留在指定的位置，此時(shí)優(yōu)選搭載在機(jī)器人210上的微波發(fā)射裝置220與葉片2表面相互對(duì)置，之后，啟動(dòng)微波發(fā)射裝置220向葉片2表面發(fā)射微波，微波經(jīng)過葉片2表面涂覆的碳納米管吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，傳遞到覆蓋在葉片2表面的冰上，并對(duì)冰進(jìn)行加熱融化，當(dāng)葉片2表面的覆冰融化到一定程度時(shí)，在重力的作用下脫落。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。