本發(fā)明屬于新能源技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片及其制備方法。
背景技術(shù):
在人類對(duì)能源的采集和利用方面,總是與環(huán)境息息相關(guān)。當(dāng)采集能源的環(huán)境非常惡劣時(shí),如極端嚴(yán)寒天氣、冰凍天氣,對(duì)能源采集設(shè)備的損害非常大。例如,風(fēng)力發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片用來(lái)采集風(fēng)能,則必須暴露在自然環(huán)境中,因此,葉片在設(shè)計(jì)的時(shí)候,不僅要考慮自身運(yùn)行方式的影響,也必須考慮環(huán)境的影響。例如,2008年發(fā)生大面積冰凍災(zāi)害后,給許多行業(yè)造成重大損失,風(fēng)力發(fā)電行業(yè)也不例外。
為預(yù)防冰凍災(zāi)害,各行業(yè)多種融冰技術(shù)開(kāi)始研發(fā)和應(yīng)用,其中包括人工敲打融冰,硅油、納米材料等高分子塗層融冰、電熱融冰技術(shù)等,其中電熱融冰技術(shù)是較為實(shí)用的一種融冰技術(shù)。
專利號(hào)為201210390773.6的中國(guó)專利,根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片結(jié)冰造成的損失,公開(kāi)了一種具有電熱融冰裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片,通過(guò)在葉片本體的外表面、內(nèi)表面上和/或夾層中設(shè)置將電能轉(zhuǎn)換為熱能的融冰裝置,預(yù)防風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上結(jié)冰或清除風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面已經(jīng)結(jié)的冰。
專利號(hào)為201410025123.0的中國(guó)專利,公開(kāi)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電熱融冰轉(zhuǎn)子葉片、電熱芯片及成型裝置和方法,具體公開(kāi)了電熱芯片的結(jié)構(gòu)及成型設(shè)備和方法,電熱芯片的結(jié)構(gòu)是在玻璃纖維布上加縫經(jīng)向分布的條狀碳纖維束構(gòu)成,通過(guò)碳纖維束通電加熱葉片以達(dá)到既能預(yù)防葉片表面結(jié)冰又能融化葉片表面已經(jīng)結(jié)的冰。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中所述電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,11為經(jīng)向碳纖維束,該碳纖維束只布置在玻璃纖維布的經(jīng)向,鄰近兩根碳纖維束之間有一定距離,每根碳纖維束是獨(dú)立的,與鄰近碳纖維束之間互不導(dǎo)通。由于單向條狀結(jié)構(gòu)中每根碳纖維束是獨(dú)立的,與其它碳纖維束在電氣性能上互不導(dǎo)通,一旦某根碳纖維束出現(xiàn)故障,如有一個(gè)點(diǎn)斷開(kāi),就會(huì)影響整條碳纖維束不導(dǎo)電,嚴(yán)重影響電熱芯片的發(fā)熱性能,因此無(wú)法對(duì)葉片內(nèi)包氣、干斑等缺陷進(jìn)行修復(fù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何更好的解決嚴(yán)寒冰凍天氣下的設(shè)備融冰問(wèn)題,提出一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片及其制備方法,采用碳纖維束經(jīng)緯交叉的方式制備電熱芯片,從而使得采用可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的設(shè)備不僅可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性的加熱融冰功能,同時(shí)可以進(jìn)行設(shè)備相關(guān)部件內(nèi)部的包氣、干斑等缺陷的修復(fù)。
本發(fā)明提供了一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,所述芯片結(jié)構(gòu)為,在玻璃纖維布上,具有經(jīng)緯兩個(gè)方向布置的碳纖維束,經(jīng)向與緯向碳纖維束之間是相互導(dǎo)通的。
上述方案中,所述經(jīng)緯兩個(gè)方向布置的碳纖維束,進(jìn)一步為:
一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束位于一層間距固定的緯向碳纖維束之上;
或,
一層間距固定的緯向碳纖維束位于一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束之上;
或,
經(jīng)向碳纖維束與緯向碳纖維束交叉排布,形成一張每個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交叉的網(wǎng)。
本發(fā)明還提供了一種可修復(fù)電熱融冰芯片的制備方法,所述方法包括如下步驟:
步驟s1,對(duì)玻璃纖維束與碳纖維束進(jìn)行混合得到芯片纖維束;
步驟s2,將芯片纖維束分為經(jīng)向和緯向,進(jìn)行編織,經(jīng)向和緯向的交叉點(diǎn)通過(guò)碳纖維束相互導(dǎo)通,得到編織芯片;
步驟s3,對(duì)編織芯片進(jìn)行電氣連接。
本發(fā)明還提供了一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的制備方法,所述方法包括如下步驟:
步驟s1,在玻璃纖維布上,布局經(jīng)向和緯向的碳纖維束;
步驟s2,經(jīng)向和緯向的碳纖維束交叉點(diǎn)相互導(dǎo)通;
步驟s3,對(duì)碳纖維電熱融冰芯片進(jìn)行電氣連接。
上述方案中,所述布局經(jīng)向和緯向的碳纖維束,進(jìn)一步為:
一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束位于一層間距固定的緯向碳纖維束之上;
或,
一層間距固定的緯向碳纖維束位于一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束之上;
或,
經(jīng)向碳纖維束與緯向碳纖維束交叉排布,形成一張每個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交叉的網(wǎng)。
本發(fā)明具有如下有益效果:本實(shí)施例的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,通過(guò)采用碳纖維束經(jīng)緯交叉的方式進(jìn)行制備,一方面通過(guò)調(diào)整碳纖維束的密度來(lái)調(diào)整通過(guò)電熱芯片的電流密度,從而調(diào)整電熱芯片的加熱溫度,另外一方面雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的排布使得經(jīng)向碳纖維通過(guò)緯向碳纖維束相互連接,在電氣性能上形成一體,抗破壞性能強(qiáng),如果某碳纖維束出現(xiàn)故障,如在經(jīng)向某處碳纖維束出現(xiàn)斷開(kāi),電流在斷開(kāi)處可經(jīng)過(guò)緯向碳纖維束繞過(guò)斷點(diǎn),繼續(xù)在該根碳纖維束中流通,基本不影響融冰電熱芯片的電氣性能,也就不影響融冰電熱芯片的發(fā)熱性能。當(dāng)若干根經(jīng)向碳纖維束斷開(kāi)時(shí),整個(gè)電熱芯片的經(jīng)向碳纖維可以通過(guò)緯向碳纖維束連接,可以有效縮小不通電范圍,減少不發(fā)熱的面積,保證電熱芯片的融冰效果。同時(shí),由于可修復(fù)碳纖維融冰電熱芯片具有可修復(fù)的性能,可更好的應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的自然環(huán)境。
附圖說(shuō)明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中所述電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中電熱芯片碳纖維束布局及局部磨損對(duì)供熱面積影響的示意圖;
圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片中碳纖維束布局示意圖;
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中時(shí)葉片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例中可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在可修復(fù)電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的連接示意圖;
圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在葉片上的布局示意圖;
圖6為采用本發(fā)明第一實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片真空灌注成型可修復(fù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明:
1-內(nèi)蒙皮玻璃鋼層;2-芯材;3-三軸玻纖布;4-可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片;5-二軸玻璃纖維布層;6-外蒙皮玻璃鋼層;7-脫模材料;8-壓敏膠粘帶;9-密封帶;10-連接管;11-導(dǎo)流管;12-導(dǎo)流網(wǎng);13-脫模布;14-真空薄膜袋;41-導(dǎo)通金屬螺栓;42-螺栓過(guò)孔;51-葉尖部。
具體實(shí)施方式
通過(guò)參考示范性實(shí)施例,本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)將得以闡明。然而,本發(fā)明并不受限于以下所公開(kāi)的示范性實(shí)施例;可以通過(guò)不同形式來(lái)對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。
在自然環(huán)境下工作的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片,受環(huán)境的影響較大,如在嚴(yán)寒天氣下會(huì)結(jié)冰。其他電氣設(shè)備同樣面臨相同的問(wèn)題。針對(duì)嚴(yán)寒冰凍天氣下的設(shè)備融冰問(wèn)題,本發(fā)明提出一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片及其制備方法,通過(guò)采用碳纖維束經(jīng)緯相疊或交叉的方式進(jìn)行制備,一方面通過(guò)調(diào)整碳纖維束的密度來(lái)調(diào)整通過(guò)電熱芯片的電流密度,從而調(diào)整電熱芯片的加熱溫度,另外一方面雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的排布使得經(jīng)向碳纖維通過(guò)緯向碳纖維束相互連接,在電氣性能上形成一體,抗破壞性能強(qiáng),如果某碳纖維束出現(xiàn)故障,如在經(jīng)向某處碳纖維束出現(xiàn)斷開(kāi),電流在斷開(kāi)處可經(jīng)過(guò)緯向碳纖維束繞過(guò)斷點(diǎn),繼續(xù)在該根碳纖維束中流通,基本不影響融冰電熱芯片的電氣性能,也就不影響融冰電熱芯片的發(fā)熱性能。因此,可以通過(guò)打孔的方式,對(duì)設(shè)備中位于電熱芯片內(nèi)部的包氣、干斑等缺陷進(jìn)行暴露并進(jìn)一步修復(fù),避免了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電氣設(shè)備電熱融冰芯片無(wú)法修復(fù)的問(wèn)題。
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
第一實(shí)施例
本實(shí)施例提供了一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片。
優(yōu)選的,所述芯片的厚度為0.4-1mm,在實(shí)際生產(chǎn)中將其命名為tyxk-n型可修復(fù)電熱芯片。
進(jìn)一步的,所述可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片結(jié)構(gòu)為,在玻璃纖維布上,具有經(jīng)緯兩個(gè)方向布置的碳纖維束,經(jīng)向與緯向碳纖維束之間是相互導(dǎo)通的。
圖2為本實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片中碳纖維束布局示意圖。圖2中101為經(jīng)向碳纖維束,102為緯向碳纖維束。如圖2所示,本實(shí)施例中的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,其結(jié)構(gòu)為:在玻璃纖維布的經(jīng)緯兩個(gè)方向布置碳纖維束,電熱芯片上的碳纖維束形成雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),碳纖維之間的間距在經(jīng)緯兩個(gè)方向均為10-20mm,碳纖維束之間是相互導(dǎo)通的,從而形成供熱區(qū)域。而圖2中的磨損區(qū),是由于設(shè)備在使用過(guò)程中有可能會(huì)導(dǎo)致的電氣不通的區(qū)域,此時(shí),由于相互交叉同時(shí)相互導(dǎo)通的碳纖維束的存在,磨損區(qū)的存在并不會(huì)影響其他區(qū)域的供熱功能,因此,可以對(duì)磨損區(qū)進(jìn)行暴露而不會(huì)影響其他區(qū)域的電氣狀況,暴露后即可以以磨損區(qū)進(jìn)行修復(fù)。
具體的,所述經(jīng)緯兩個(gè)方向布置的碳纖維束,進(jìn)一步為:在一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束101之上,再排布一層間距固定的緯向碳纖維束102,或在一層間距固定的緯向碳纖維束102之上,再排布一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束101,或?qū)⒔?jīng)向碳纖維束101與緯向碳纖維束102交叉排布,形成一張每個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交叉的網(wǎng)。
而現(xiàn)有技術(shù)中,碳纖維束是經(jīng)向分布的,單向條狀結(jié)構(gòu)使得每根碳纖維束是獨(dú)立的,與其它碳纖維束在電氣性能上互不導(dǎo)通,一旦某根碳纖維束出現(xiàn)故障如有一個(gè)點(diǎn)斷開(kāi),就會(huì)影響整條碳纖維束不導(dǎo)電,嚴(yán)重影響電熱芯片的發(fā)熱性能。而本實(shí)施例中的雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),使得經(jīng)向碳纖維通過(guò)緯向碳纖維束相互連接,在電氣性能上形成一體,抗破壞性能強(qiáng),如果某碳纖維束出現(xiàn)故障,如在經(jīng)向某處碳纖維束出現(xiàn)斷開(kāi),電流在斷開(kāi)處可經(jīng)過(guò)緯向碳纖維束繞過(guò)斷點(diǎn),繼續(xù)在該根碳纖維束中流通,基本不影響電熱芯片的電氣性能,也就不影響電熱芯片的發(fā)熱性能,電熱芯片的這種性能可用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)包氣、干斑等缺陷的修復(fù)。因此,稱之為可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片。
可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片是以玻璃纖維布為基礎(chǔ)的,其物理性能類似于玻璃纖維布,具有形狀規(guī)則(條形)、質(zhì)地柔軟、易于加工等特點(diǎn),可按照玻璃纖維布的加工方法進(jìn)行加工處理,按要求加工成不同形狀。可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片所需長(zhǎng)度根據(jù)使用的電熱芯片寬度和通過(guò)的電流密度進(jìn)行計(jì)算;可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的長(zhǎng)度、寬度確定后,其芯片的形狀就確定了,根據(jù)形狀要求,對(duì)電熱芯片進(jìn)行裁剪加工,形成所需要的長(zhǎng)方形或條帶狀結(jié)構(gòu)的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片。
本實(shí)施例中的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,可用于電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中,所述葉片包括:內(nèi)蒙皮玻璃鋼層、芯材、三軸玻纖布、可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片(簡(jiǎn)稱電熱芯片)、二軸玻璃纖維布層、外蒙皮玻璃鋼層。
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中時(shí)葉片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。帶有可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片依次包括:內(nèi)蒙皮玻璃鋼層1、芯材2、三軸玻纖布3、可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片4、二軸玻璃纖維布層5、外蒙皮玻璃鋼層6。
其中,所述芯材2為blase木材或pvc泡沫。在所述內(nèi)蒙皮玻璃鋼層1和外蒙皮玻璃鋼層6之間,依次設(shè)置芯材2、三軸玻纖布3、可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片4和二軸玻璃纖維布層5??尚迯?fù)碳纖維電熱融冰芯片4厚度為0.4-1mm,在實(shí)際生產(chǎn)中將其命名為tyxk-n型可修復(fù)電熱芯片??尚迯?fù)碳纖維電熱融冰芯片4在葉片結(jié)構(gòu)中的分布位置及面積根據(jù)融冰需求、加熱溫度確定。需要加熱溫度較高的區(qū)域,電熱芯片分布密;需要加熱溫度低的區(qū)域,電熱芯片分布疏;不需要加熱的區(qū)域,則不需要設(shè)置電熱芯片,而由與電熱芯片同厚度的玻璃纖維布代替。
通常情況下,可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的安裝位置是葉片容易結(jié)冰的區(qū)域,主要位置在葉片的底部迎風(fēng)面,其長(zhǎng)度根據(jù)電熱芯片的寬度和電流密度決定,葉片整個(gè)電加熱層可由多個(gè)子電熱芯片組成,每個(gè)子電熱芯片可以單獨(dú)供電,也可以多個(gè)子電熱芯片并聯(lián)供電。
圖4為本實(shí)施例中可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在可修復(fù)電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的連接示意圖。所述可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片具有a端和b端,在a、b兩端,每根經(jīng)向碳纖維束通過(guò)接線端子與電纜線相連接,通過(guò)電纜線把經(jīng)向碳纖維束并聯(lián)在一起,通過(guò)導(dǎo)通連接螺栓41穿過(guò)螺栓過(guò)孔42,與葉片腔內(nèi)電源線(圖中未示出)相連接,并把可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片固定在葉片中。由此,在可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片上形成統(tǒng)一的電氣結(jié)構(gòu),并與電源線相連結(jié),保證對(duì)每根碳纖維束的供電。本實(shí)施例中風(fēng)電機(jī)組提供220伏電源。
圖5為本實(shí)施例的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在葉片上的布局示意圖。如圖5所示,本實(shí)施例中電熱芯片布置在葉片的底部迎風(fēng)面,電熱芯片的形狀和面積由可修復(fù)電熱芯片的長(zhǎng)度、寬度、電流密度來(lái)決定。本實(shí)施例針對(duì)2.5mw葉片,確定采用3塊可修復(fù)電熱芯片,每塊芯片的形狀為長(zhǎng)17米、寬1米的長(zhǎng)方形,電熱芯片由葉尖部51開(kāi)始向葉根部排列,3塊可修復(fù)電熱芯片采用單獨(dú)供電方式,可一塊一塊供電,也可以3塊同時(shí)供電,本實(shí)施例采用3塊芯片并聯(lián)同步供電模式。
安裝完成后,通過(guò)真空灌注工藝,將所述可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片與其他各部件一起在轉(zhuǎn)子葉片制作模具內(nèi)成型。圖6為采用本實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片真空灌注成型可修復(fù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。如圖6所示,這里真空灌注工藝,是在葉片模具中把外蒙布玻璃鋼層6、二軸玻璃纖維布5、tyxk-n型可修復(fù)電熱芯片4、三軸玻璃纖維布3、芯材(biase木材或pvc泡沫)2、內(nèi)蒙皮玻璃鋼層1按順序排列在模具中,另外安裝與真空灌注工藝相關(guān)的設(shè)備,如脫模布13、導(dǎo)流網(wǎng)12、連接管10等,在本實(shí)施例中使用3塊可修復(fù)電熱芯片,其長(zhǎng)17米、寬1米的長(zhǎng)方形,在沒(méi)有安裝芯片的位置以同等厚度的玻璃纖維布替代。模具中各種材料安裝好后,抽真空把粘接劑注入模具中,固化形成具有電熱融冰裝置的可修復(fù)的電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。優(yōu)選的,這里的粘合劑為環(huán)氧樹(shù)脂。
由于真空灌注工藝涉及多層次、多種材料,影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素比較多,如出現(xiàn)氣泡、局部浸潤(rùn)不良、局部粘污等,這些因素都有可能導(dǎo)致葉片內(nèi)出現(xiàn)局部干斑,干斑缺陷會(huì)影響到葉片的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或減少葉片的壽命,需要進(jìn)行修復(fù)操作。當(dāng)干斑缺陷在電熱芯片層外面時(shí),可以采用普通葉片修復(fù)工藝進(jìn)行修復(fù),當(dāng)干斑缺陷在電熱芯片層內(nèi)部時(shí),就需要在電熱芯片層打孔,把內(nèi)部干斑缺陷暴露出來(lái),然后進(jìn)行修復(fù)。在電熱芯片上打孔就要損壞芯片上的碳纖維束,對(duì)于單向條狀結(jié)構(gòu)的電熱芯片,由于碳纖維束每根之間互不導(dǎo)通,碳纖維束某處斷開(kāi),整根碳纖維束就斷開(kāi)不導(dǎo)電了,因?yàn)檎婵展嘧⒐に嚢颜麄€(gè)碳纖維束全部埋在環(huán)氧樹(shù)酯內(nèi),把斷開(kāi)的碳纖維束直接連接上恢復(fù)其導(dǎo)電性能,目前還不具備這樣的工藝條件,因此局部碳纖維束的斷開(kāi)就造成芯片內(nèi)大面積不導(dǎo)電,不導(dǎo)電的區(qū)域不能發(fā)熱,減少了電熱芯片產(chǎn)生的熱量,直接影響電熱芯片的融冰效果。可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片采用雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),經(jīng)向碳纖維束通過(guò)緯向碳纖維束相互導(dǎo)通,當(dāng)某些經(jīng)向碳纖維束斷開(kāi),除斷開(kāi)部分外,經(jīng)向碳纖維束的其它部分仍然處于導(dǎo)通狀態(tài),不影響加熱電流通過(guò),熱量損失較小,對(duì)葉片的融冰效果影響不大。采用可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片就可以通過(guò)在芯片上打孔,使葉片內(nèi)部缺陷暴露并得到修復(fù)。因此把這種葉片稱為可修復(fù)的電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。
同時(shí),當(dāng)若干根經(jīng)向碳纖維束斷開(kāi)時(shí),整個(gè)電熱芯片的經(jīng)向碳纖維可以通過(guò)緯向碳纖維束連接,可以有效縮小不通電范圍,減少不發(fā)熱的面積,保證電熱芯片的融冰效果。本實(shí)施例中,采用長(zhǎng)度20米、寬度40cm的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,在其中部剪裁10cm×10cm和15cm×15cm兩種正方形孔進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明芯片出現(xiàn)10cm×10cm孔時(shí),電熱芯片的融冰性能基本不變,孔的面積在15cm×15cm時(shí),芯片的融冰效果有影響,可修復(fù)的葉片內(nèi)部干斑其寬度應(yīng)控制在電熱芯片寬度的40%以內(nèi)。
對(duì)本實(shí)施例的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片在可修復(fù)電熱融冰風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的測(cè)試,測(cè)試項(xiàng)目為1.5兆瓦葉片的加熱除冰試驗(yàn)。當(dāng)該項(xiàng)目進(jìn)入覆冰環(huán)境時(shí),試驗(yàn)樣機(jī)的葉片加熱除冰系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng),葉片表面溫度最大和最小值都快速上升,表面冰融化或者維持10℃左右,葉片表面不會(huì)覆冰。在一天多的低溫覆冰過(guò)程中,樣機(jī)的風(fēng)速和功率關(guān)系正常,而其他附近機(jī)組在這段時(shí)間因?yàn)楦脖鶉?yán)重而停機(jī),最終,樣機(jī)比其他停機(jī)機(jī)組多發(fā)了1.2萬(wàn)度電。另外進(jìn)行了2兆瓦葉片的加熱除冰試驗(yàn),本發(fā)明的除冰樣機(jī)與其他停機(jī)機(jī)組相比多發(fā)約4萬(wàn)度電。
由以上可以看出,本實(shí)施例的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片,通過(guò)采用碳纖維束經(jīng)緯交叉的方式進(jìn)行制備,一方面通過(guò)調(diào)整碳纖維束的密度來(lái)調(diào)整通過(guò)電熱芯片的電流密度,從而調(diào)整電熱芯片的加熱溫度,另外一方面雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的排布使得經(jīng)向碳纖維通過(guò)緯向碳纖維束相互連接,在電氣性能上形成一體,抗破壞性能強(qiáng),如果某碳纖維束出現(xiàn)故障,如在經(jīng)向某處碳纖維束出現(xiàn)斷開(kāi),電流在斷開(kāi)處可經(jīng)過(guò)緯向碳纖維束繞過(guò)斷點(diǎn),繼續(xù)在該根碳纖維束中流通,基本不影響融冰電熱芯片的電氣性能,也就不影響融冰電熱芯片的發(fā)熱性能。當(dāng)若干根經(jīng)向碳纖維束斷開(kāi)時(shí),整個(gè)電熱芯片的經(jīng)向碳纖維可以通過(guò)緯向碳纖維束連接,可以有效縮小不通電范圍,減少不發(fā)熱的面積,保證電熱芯片的融冰效果。通過(guò)在葉片中安裝碳纖維融冰電熱芯片,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的電熱融冰功能。
第二實(shí)施例
本實(shí)施例提供了一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片(簡(jiǎn)稱電熱芯片)的制備方法,所述方法包括如下步驟:
步驟s1,對(duì)玻璃纖維束與碳纖維束進(jìn)行混合得到芯片纖維束。
電熱芯片以玻璃纖維布為基礎(chǔ),其物理性能類似于玻璃纖維布,具有形狀規(guī)則(條形)、質(zhì)地柔軟、易于加工等特點(diǎn),可按照玻璃纖維布的加工方法進(jìn)行加工處理,按要求加工成不同形狀。這里將電熱芯片的制備過(guò)程與玻璃纖維布的制備過(guò)程結(jié)合起來(lái),玻璃纖維束為芯片提供物理支撐,碳纖維束為芯片提供電氣性能。當(dāng)碳纖維束足夠支撐相互交叉的韌性時(shí),可去掉玻璃纖維束,僅采用碳纖維束作為芯片纖維束。
步驟s2,將芯片纖維束分為經(jīng)向和緯向,進(jìn)行編織,經(jīng)向和緯向的交叉點(diǎn)通過(guò)碳纖維束相互導(dǎo)通,得到編織芯片。
這里經(jīng)向和緯向的編織,在玻璃纖維布的經(jīng)緯兩個(gè)方向布置碳纖維束,進(jìn)一步為:在一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束之上,再排布一層間距固定的緯向碳纖維束;或在一層間距固定的緯向碳纖維束之上,再排布一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束;或?qū)⒔?jīng)向碳纖維束與緯向碳纖維束交叉排布,形成一張每個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交叉的網(wǎng)。碳纖維之間的間距在經(jīng)緯兩個(gè)方向均為10-20mm。電熱芯片上的碳纖維束最終形成雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),從而得到編織芯片。
上述制備成雙向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后,根據(jù)使用的電熱芯片寬度和通過(guò)的電流密度,計(jì)算可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的長(zhǎng)度和寬度,從而進(jìn)行裁剪加工,形成所需要的長(zhǎng)方形帶狀結(jié)構(gòu)的可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片。
步驟s3,對(duì)編織芯片進(jìn)行電氣連接。
編織芯片中每根經(jīng)向碳纖維束通過(guò)接線端子與電纜線相連接,通過(guò)電纜線把經(jīng)向碳纖維束并聯(lián)在一起,通過(guò)導(dǎo)通連接螺栓穿過(guò)螺栓過(guò)孔,與設(shè)備腔內(nèi)電源線相連接。
本實(shí)施例可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片的制備方法,采用碳纖維束經(jīng)緯交叉的方式,所制備的芯片可根據(jù)需要進(jìn)行任意裁剪,纖維束的編織過(guò)程可根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的碳纖維束密度,從而調(diào)整通過(guò)電熱芯片的電流密度,調(diào)整電熱芯片的加熱溫度;所制備的電熱芯片具有雙向網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),經(jīng)向碳纖維通過(guò)緯向碳纖維束相互連接,在電氣性能上形成一體,抗破壞性能強(qiáng),如果某碳纖維束出現(xiàn)故障,如在經(jīng)向某處碳纖維束出現(xiàn)斷開(kāi),電流在斷開(kāi)處可經(jīng)過(guò)緯向碳纖維束繞過(guò)斷點(diǎn),繼續(xù)在該根碳纖維束中流通,基本不影響融冰電熱芯片的電氣性能,也就不影響融冰電熱芯片的發(fā)熱性能。當(dāng)若干根經(jīng)向碳纖維束斷開(kāi)時(shí),整個(gè)電熱芯片的經(jīng)向碳纖維可以通過(guò)緯向碳纖維束連接,可以有效縮小不通電范圍,減少不發(fā)熱的面積,保證電熱芯片的融冰效果。通過(guò)在葉片中安裝碳纖維融冰電熱芯片,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的電熱融冰功能。
第三實(shí)施例
本實(shí)施例提供了一種可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片(簡(jiǎn)稱電熱芯片)的制備方法,所述方法包括如下步驟:
步驟s1,在玻璃纖維布上,布局經(jīng)向和緯向的碳纖維束。
進(jìn)一步的,所述布局經(jīng)向和緯向的碳纖維束,包括:一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束位于一層間距固定的緯向碳纖維束之上;或,一層間距固定的緯向碳纖維束位于一層間距固定的經(jīng)向碳纖維束之上;或,經(jīng)向碳纖維束與緯向碳纖維束交叉排布,形成一張每個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交叉的網(wǎng)。當(dāng)排布一層經(jīng)向或緯向時(shí),可通過(guò)膠裝、針釘或線束的方式將碳纖維束固定在玻璃纖維布上。在排布的時(shí)候,經(jīng)向或緯向的碳纖維束之間保持一定的距離,如10-30mm。
步驟s2,經(jīng)向和緯向的碳纖維束交叉點(diǎn)相互導(dǎo)通,得到可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片。
這里的相互導(dǎo)通,通過(guò)經(jīng)向或緯向碳纖維束的相互接觸得以實(shí)現(xiàn)。
步驟s3,對(duì)可修復(fù)碳纖維電熱融冰芯片進(jìn)行電氣連接。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。