除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法

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除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法
申请号	CN201811384840.7	申请日	2018-11-20	公开(公告)号	CN109404230B	公开(公告)日	2019-12-24
申请人	江苏金风科技有限公司;			发明人	王菲; 严辉煌; 王九华;
摘要	本申请实施例提供了一种除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法，该除冰装置包括：热交换罐体和喷射装置；热交换罐体包括热交换装置，将预存液体与高温废气热交换；喷射装置包括喷射口，将热交换后的一定压力和温度范围的液体喷出，进行除冰。本申请实施例中，替代了目前的敲击除冰方式，运维人员不必攀登至高处进行除冰，保障了运维人员的人身安全，实现了大面积除冰作业，提高了作业效率，保障顺利对风力发电机组进行运维及检修工作。
权利要求	1.一种除冰装置，其特征在于，包括：热交换罐体和喷射装置；所述热交换罐体包括热交换装置，将预存液体与高温废气热交换；所述热交换罐体的入口设置第一阀门，所述第一阀门用于使得第一指定温度范围的预存液体导入所述热交换罐体内部；所述热交换罐体内部设置有热交换装置，所述热交换装置用于接收第二指定温度范围的高温废气；所述第二指定温度范围的最低温度值大于所述第一指定温度范围的最高温度值；所述喷射装置包括喷射口，将热交换后的一定压力和温度范围的液体喷出，进行除冰；所述喷射装置的入口设置第二阀门，该喷射装置的入口通过所述第二阀门与所述热交换罐体的第一出口连通，用于将热交换后的喷射液体通过所述喷射口喷射至结冰处。 2.根据权利要求1所述的除冰装置，其特征在于，还包括：存储装置；所述存储装置的第一入口设置第三阀门，该存储装置的第一入口通过所述第三阀门与所述热交换罐体的第一出口连通，所述存储装置的第二入口与所述热交换罐体的第二出口连通；所述存储装置的出口通过所述第二阀门与所述喷射装置的入口连通。 3.根据权利要求2所述的除冰装置，其特征在于，所述热交换装置包括多个热交换管，所述热交换管接收第二指定温度范围的高温废气；相邻两所述热交换管之间的距离相等。 4.根据权利要求3所述的除冰装置，其特征在于，所述热交换管的管道形状包括：直流管道、螺旋状管道，及盘旋状管道中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的除冰装置，其特征在于，所述热交换罐体还设置有排液阀，用于当所述高温废气与所述预存液体不发生热交换时，排出该热交换罐体内的预存液体。 6.根据权利要求2所述的除冰装置，其特征在于，所述喷射装置包括压力泵和导管；所述压力泵的入口通过所述第二阀门与所述存储装置的出口连通，出口与所述导管的入口连通；所述导管的出口作为喷射口。 7.根据权利要求6所述的除冰装置，其特征在于，当所述存储装置内喷射液体的温度在 10℃以上，20℃以下时，所述压力泵用于排出所述存储装置内的喷射液体。 8.根据权利要求7所述的除冰装置，其特征在于，控制达到喷射口的喷射液体的压力，使得所述喷射液体的压力在1.2兆帕至2兆帕之间。 9.根据权利要求2所述的除冰装置，其特征在于，所述热交换罐体和所述存储装置的外表面覆盖有保温层。 10.根据权利要求9所述的除冰装置，其特征在于，所述存储装置内设置有温度传感器和水位传感器。 11.根据权利要求1-10任一项所述的除冰装置，其特征在于，所述热交换罐体内设置有温度传感器和水位传感器。 12.一种除冰船舶，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的除冰装置。 13.根据权利要求12所述的除冰船舶，其特征在于，所述高温废气为所述船舶主机运行时产生的废气，所述预存液体为预存的淡水。 14.一种风力发电机组除冰方法，其特征在于，使用如权利要求12-13任一项所述的除冰船舶，对风力发电机组的爬梯和/或靠船桩进行除冰。
说明书全文	除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法技术领域 [0001] 本申请涉及风力发电技术领域，具体而言，本申请涉及一种除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法。背景技术 [0002] 随着新能源技术的发展，风力发电在我国应用也越来越广泛，海上风力发电站的数量也随之增加，风力发电机组在运行过程中需要进行定期维护与检修。然而在冬天，海上风力发电站所在的海面、风力发电机组的爬梯以及靠船桩等容易出现结冰现象，对运维人员的人身安全与工作开展产生了不利影响。 [0003] 据本申请的发明人了解，目前针对海上风力发电站结冰处理的方式主要有两种，一种方式是利用外力对结冰处进行敲击，使结冰处的冰脱落，另一种方式是结合第一种方式，运维人员穿戴防滑手套和防护鞋等装备，以加大摩擦力，对结冰处进行敲击除冰。 [0004] 本申请的发明人经过研究发现，目前采用的敲击除冰方式，只能小范围的进行除冰，不能完全将冰清除，再者，容易对风力发电机组的防腐涂层造成损伤，并且，运维人员面临着高空跌落的危险。另外，采用敲击的方式，存在着工作时间长，作业效率低，严重影响运维及检修工作等一系列的技术问题。发明内容 [0005] 本申请针对现有方式的缺点，提出一种除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法，用以解决现有技术存在危害运维人员人身安全、作业效率低，影响运维工作的技术问题。 [0006] 第一个方面，本申请实施例提供了一种除冰装置，该除冰装置包括：热交换罐体和喷射装置； [0007] 热交换罐体包括热交换装置，将预存液体与高温废气热交换； [0008] 喷射装置包括喷射口，将热交换后的一定压力和温度范围的喷射液体喷出，进行除冰。 [0009] 第二个方面，本申请实施例提供了一种除冰船舶，该除冰船舶包括如第一方面提供的除冰装置。 [0010] 第三个方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组除冰方法，使用第二方面提供的除冰船舶，对风力发电机组的爬梯和/或靠船桩进行除冰。 [0011] 本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括： [0012] 本申请实施例中，对运维船舶产生的高温废气进行废物再利用，将高温废气在热交换罐体中与预存液体进行热交换，使得经过热交换的喷射液体以液态或气态的形式喷射至结冰处，实现风力发电机组的除冰。替代了目前的敲击除冰方式，运维人员不必攀登至高处进行除冰，保障了运维人员的人身安全，实现了大面积除冰作业，提高了作业效率，保障顺利对风力发电机组进行运维及检修工作。 [0013] 本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明 [0014] 本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： [0015] 图1为本申请实施例提供的一种除冰装置的结构示意图； [0016] 图2为本申请实施例提供的一种热交换装置沿图1AA方向的剖面结构示意图。 [0017] 附图标记说明： [0018] 101-热交换罐体、102-喷射装置、103-存储装置、201-热交换装置、202-喷射口、203-压力泵、204-导管、301-第一阀门、302-第二阀门、303第三阀门、304排液阀和401-热交换管。具体实施方式 [0019] 下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。 [0020] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。 [0021] 首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释： [0022] 高温废气：指船舶主机运行时产生的废气，其温度一般在400摄氏度左右。 [0023] 爬梯：指运维人员维护及检修风力发电机组用于上下攀爬的梯子。 [0024] 靠船桩：指运维船舶在机位点的靠泊结构，一般设置为两根，以确保运维船舶平稳顶靠或侧靠，并且两个靠船桩之间设置有爬梯供运维人员从运维船舶上攀爬至风力发电机组转移平台(Transfer platform，TP)。 [0025] 我国的海上风力发电站分布广泛，很多风力发电站位于高纬度海域，例如渤海及黄海的北部海域，每年的12月至次年3月之间，气温降低，海面温度也随之降低，海水在低温的影响下容易出现结冰，一般海面结冰的温度在零下2摄氏度，然而高纬度海域冬天的平均气温往往低于零下4摄氏度，极端最低温度还可能达到零下25摄氏度，结冰现象严重。为了顺利进行风力发电机组的维护与检修，必须对风力发电机组上的结冰进行清除。然而，目前主要采用敲击的方式进行除冰，采用敲击的方式只能小范围的进行除冰，不能完全将冰清除，再者，容易对风力发电机组的防腐涂层造成损伤，并且，运维人员面临着高空跌落的危险。另外，采用敲击的方式，工作时间长，作业效率低，严重影响运维及检修工作。 [0026] 本申请提供的除冰装置、除冰船舶及风力发电机组除冰方法，旨在解决现有技术的如上技术问题。 [0027] 下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。 [0028] 本申请实施例提供了一种除冰装置，图1为本申请实施例提供的一种除冰装置的结构示意图，如图1所示，该除冰装置包括：热交换罐体101和喷射装置102。 [0029] 热交换罐体101包括热交换装置201，将预存液体与高温废气热交换；喷射装置102包括喷射口202，将热交换后的一定压力和温度范围的喷射液体喷出，进行除冰。 [0030] 需要说明的是，运维船舶的主机在运行过程中会产生大量的高温废气，高温废气的温度一般在400摄氏度左右，可以将高温废气导入热交换装置201中，高温废气与热交换罐体101中的喷射液态发生热交换，将预存液体进行加热，再将经过加热后的喷射液体，在一定的压力和温度范围内从喷射装置102的喷射口202喷射至结冰处，进行除冰。替代了目前采用的敲击进行除冰的方式。具体实施过程中，在喷射口202喷出的喷射液体的温度可以达到100摄氏度，为了保证运维人员不被喷溅的液体烫伤，可以将喷射口202喷出的喷射液体的温度控制在70摄氏度或80摄氏度即可。 [0031] 在另一种可能的实现方式中，热交换罐体101可以对经过热交换的喷射液体进行二次加热，将喷射液体以蒸汽的形式从喷射装置102的喷射口202喷射至结冰处，蒸汽的温度比经过热交换的喷射液体的温度更高，能够提高除冰效率，并减少喷射液体在结冰处的残留。 [0032] 本申请实施例中，对运维船舶产生的高温废气进行废物再利用，将高温废气在热交换罐体中与预存液体进行热交换，使得经过热交换的喷射液体以液态或气态的形式喷射至结冰处，实现风力发电机组的除冰。替代了目前的敲击除冰方式，运维人员不必攀登至高处进行除冰，保障了运维人员的人身安全，实现了大面积除冰作业，提高了作业效率，保障顺利对风力发电机组进行运维及检修工作。 [0033] 结合上述实施例提供的除冰装置，下面结合附图对本申请实施例提供的除冰装置的结构进行进一步具体描述。 [0034] 如图1所示，热交换罐体101的入口设置第一阀门301，第一阀门301用于使得第一指定温度范围的预存液体导入热交换罐体101内部；热交换罐体101内部设置有热交换装置201，热交换装置201用于接收第二指定温度范围的高温废气；第二指定温度范围的最低温度值大于第一指定温度范围的最高温度值；喷射装置102的入口设置第二阀门302，该喷射装置102的入口通过第二阀门302与热交换罐体101的第一出口连通，用于将热交换后的喷射液体通过喷射口202喷射至结冰处。 [0035] 具体实施时，第一指定温度范围为室温下预存液体的温度，可以为0摄氏度到10摄氏度，第二指定温度范围为船舶主机运行时产生的废气的温度，基本上可以达到大于400摄氏度。 [0036] 需要说明的是，热交换装置201设置有进气口和排气口，运维船舶主机运行时产生的高温废气可以从进气口导入，从排气口导出，在高温废气导入的过程中，高温废气与热交换罐体101中的预存液体产生热交换，将预存液体进行加热。第一阀门301和第二阀门302可以为单向阀门，可以将控制相连接的装置之间的喷射液体的导入和导出，同时，也能够防止喷射液体倒流，保护除冰装置不受喷射液体倒流造成损坏。 [0037] 可以理解的是，上述的第一指定温度范围的预存液体可以为在海上风力发电站室温下的预存液体，由于在冬天环境温度过低，设置室温下的预存液体的温度一般为0摄氏度到10摄氏度之间。上述的第二指定温度范围的高温废气可以为运维船舶主机运行时产生的高温废气，其温度一般在400摄氏度左右。高温废气的温度远远高于室温下的预存液体的温度，利于高温废气与室温下的预存液体进行热交换，将室温下的预存液体进行加热，加热时可以将喷射液体提升至100摄氏度以上，形成喷射蒸汽。 [0038] 可选地，热交换装置201包括多个热交换管401，热交换管401接收第二指定温度范围的高温废气；相邻两热交换管401之间的距离相等。图2为本申请实施例提供的一种热交换装置的剖面结构示意图，如图2所示，多个热交换管401沿着同一方向均匀分布于热交换罐体101中，热交换管401的直径大小和数量可以根据实际情况进行设置，多个热交换管401可以与交换罐体101中的预存液体充分接触，利于与预存液体进行热交换。可以理解的是，热交换管401的材料可以为铁、铜或者其他利于传导热量形成热交换的材料，在此不再一一列举。 [0039] 可选地，热交换管的管道形状包括：直流管道、螺旋状管道，及盘旋状管道中的至少一种。 [0040] 需要说明的是，根据热交换罐体101的形状需要，可以将热交换管的管道形状设置成多种形状，例如螺旋状管道要比直流管道与预存液体接触的面积更大，利于高温废气与预存液体进行热交换的接触面积，更高效地对预存液体进行加热。 [0041] 如图1所示，本申请实施例提供的除冰装置还包括：存储装置103。 [0042] 存储装置103的第一入口设置第三阀门303，该存储装置103的第一入口通过第三阀门303与热交换罐体101的第一出口连通，存储装置103的第二入口与热交换罐体101的第二出口连通；存储装置103的出口通过第二阀门302与喷射装置的入口连通。 [0043] 需要说明的是，存储装置103可以用于存储经过热交换的液体，由于热交换罐体101的体积限制，热交换罐体101中不能大量存储液体，需要将经过热交换的液体导入存储装置103中进行存储。需要进行除冰作业时，将存储装置103中存储的液体加压并喷射至结冰处进行除冰。其中，存储装置103的材质可以为非金属材料或者其他不利于热传导形成热交换的材料，能够更好的防止存储装置103中存储的经过热交换的喷射液体热量散失。可以理解的是，第三阀门303的作用与第一阀门301和第二阀门302的作用类似，在此不再赘述。 [0044] 可选地，除冰作业剩余的经过热交换的液体可以供海上风力发电站的人员及运维人员的日常生活使用，为海上风力发电站人员及运维人员提供生活便利，提高了资源的利用率，节约资源。 [0045] 需要说明的是，存储装置103的第二入口与热交换罐体101的第二出口之间的管道用于将热交换过程中产生的蒸汽进行冷却，由于热交换过程中产生的蒸汽一般会位于热交换罐体101的顶部，为了利于蒸汽的导出与冷却，热交换罐体101的第二出口可设置于该热交换罐体101的顶部，与热交换罐体101的第二出口对应的，存储装置103的第二入口可以设置于该存储装置103的顶部，存储装置103的第二入口与热交换罐体101的第二出口连接有蒸汽冷却管道。由于喷射液体在蒸汽状态时的体积远大于液体状态时的体积，如果不及时利用，不便于存储，蒸汽可以沿着蒸汽冷却管道冷却成液体，导入至存储装置103存储后再进行利用。 [0046] 如图1所示，热交换罐体101还设置有排液阀304，用于当高温废气与预存液体不发生热交换时，排出该热交换罐体101内的预存液体。 [0047] 需要说明的是，限制于热交换罐体101的体积，热交换罐体101中不能长时间存储大量的预存液体，需要将预存液体及时从排液阀304排出，同时，避免船舶主机处于停机状态时，不能进行热交换而造成的热交换罐体101内部出现结冰。为了便于剩余的预存液体的排出，排液阀304可以设置于热交换罐体101的底部。 [0048] 如图1所示，喷射装置102包括压力泵203和导管204。压力泵203的入口通过第二阀门302与存储装置103的出口连通，出口与导管204的入口连通；导管204的出口作为喷射口202。 [0049] 需要说明的是，导管204的长度可以根据实际需求进行设置，便于运维人员进行除冰作业。 [0050] 可选地，当存储装置103内喷射液体的温度在10摄氏度以上，且在20摄氏度以下时，压力泵203用于排出存储装置103内的喷射液体。 [0051] 需要说明的是，将存储装置103中温度过低的喷射液体及时排出，避免存储装置103内部结冰对除冰装置造成损坏。 [0052] 可选地，压力泵203还用于控制达到喷射口202的喷射液体的压力，将喷射液体的压力控制在1.2兆帕至2兆帕之间。 [0053] 需要说明的是，风力发电机组全生命周期内在不被外力破坏的情况下的防腐涂层的吸附力一般为3-5兆帕，同时，一般钢质管道的结冰层的吸附力为1.2兆帕以内，为了达到除冰的效果，并保护风力发电机组的防腐涂层，压力泵203的压力可以设置在1.2兆帕至2兆帕之间。 [0054] 可选地，热交换罐体101和存储装置103的外表面覆盖有保温层。 [0055] 需要说明的是，保温层可以防止热交换罐体101和存储装置103内部的喷射液体的热量损失，避免能量的浪费。 [0056] 可选地，存储装置103内设置有温度传感器和水位传感器。 [0057] 需要说明的是，存储装置103内的温度传感器可以实时监测存储装置103内存储的喷射液体的温度，当喷射液体的温度在10摄氏度至20摄氏度之间时，避免结冰，及时通过喷射装置102包括的压力泵203将喷射液体导出。存储装置103内的水位传感器可以实时监测存储装置103内的水位，当水位过低时可以及时补充喷射液体，当水位过高时可以及时将喷射液体导出。 [0058] 可选地，热交换罐体101内设置有温度传感器和水位传感器。 [0059] 需要说明的是，热交换罐体101内的温度传感器可以实时监测热交换罐体101中预存液体的温度，防止热交换罐体内的温度过高，而产生大量的蒸汽，影响热交换罐体101内预存液体的容量，并且当温度过低时，可以通过排液阀304及时将预存液体导出，防止热交换罐体101内部预存液体结冰。热交换罐体101内的水位传感器可以实时监测热交换罐体101中的预存液体的水位，当水位过低时可以及时补充预存液体，当水位过高时可以及时将预存液体导出。 [0060] 基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种除冰船舶，该除冰船舶包括上述实施例提供的除冰装置。 [0061] 可选地，除冰装置中进行热交换利用的高温废气为该除冰船舶主机运行时产生的废气，其温度一般可以达到400摄氏度左右，进行热交换利用的预存液体为预存的淡水。 [0062] 本申请实施例提供的除冰船舶，可以利用经过热交换的喷射液体对风力发电机组的结冰处进行除冰作业，使得船舶主机运行过程中产生的高温废气能够被再利用，避免了资源的浪费，同时，能够为风力发电站的人员及运维人员提供生活便利。 [0063] 基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种风力发电机组除冰方法，该方法包括使用上述实施例提供的除冰船舶，对风力发电机组的爬梯和/或靠船桩进行除冰。 [0064] 本申请实施例提供的风力发电机组除冰方法，可以使用上述实施例提供的除冰船舶，利用经过热交换的喷射液体对风力发电机组的结冰处进行除冰作业，使得船舶主机运行过程中产生的高温废气能够被再利用，避免了资源的浪费，运维人员可以根据结冰处的高度与距离设置导管的长度，便于运维人员进行除冰作业，不必攀登至高处进行除冰，保障了运维人员的人身安全，实现了大面积除冰作业，提高了作业效率，保障顺利对风力发电机组进行运维及检修工作。 [0065] 以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。