[实用新型]基于振动检测的风力机叶片覆冰状态监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于振动检测的风力机叶片覆冰状态监测装置。

背景技术

风能是一个含量巨大且十分洁净安全的可再生能源。风力机是目前用于风能转换的最主要的装备，通过风力机最终将风能能够转换为电能。从我国风能的分布来看，很多高纬度地区虽然风力资源丰富，但是在寒冷季节风力机叶片(又称“桨叶”)会出现覆冰的现象，从而严重影响机组出力、机组安全性和经济性。因此，对风力机桨叶的覆冰状态监测为风力机防冰、除冰装置的开启运行以及调控提供及时准确的信息具有非常重要的意义。目前采用的覆冰检测技术都还不够成熟，尤其是利用风力机桨叶在运行过程中对桨叶覆冰状态进行监测仍然缺乏有效的技术方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测准确实时、不损伤叶片、无需施加载荷或者激励、使用简单方便的基于振动检测的风力机叶片覆冰状态监测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于振动检测的风力机叶片覆冰状态监测装置，包括振动传感单元、数据采集单元和监测处理单元，所述振动传感单元实时采集风力机叶片在运行时的振动信号并输出给所述数据采集单元，所述数据采集单元将输入的振动信号进行放大、滤波以及模数转换后输出给所述监测处理单元，所述监测处理单元根据所述振动信号诊断风力机叶片的当前覆冰状态并输出覆冰监测结果。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述数据采集单元通过无线收发单元与监测处理单元相连，所述无线收发单元包括相互配对的数据发射模块和数据接收模块，所述数据发射模块与数据采集单元相连，所述数据接收模块与监测处理单元相连。

还包括安装于风力机轮毂上的数据发送采集箱，所述数据采集器和数据发射模块设于数据发送采集箱内；所述数据接收模块安装于风力机机舱内。

所述数据采集单元包括用于将输入的振动信号进行放大滤波的前置放大器和用于将输入的振动信号进行模数转换的数据采集器，所述振动传感单元依次通过前置放大器、数据采集器与所述数据发射模块相连。

所述前置放大器固定于风力机叶片内部的主梁上，所述振动传感单元包含多个振动传感器，所述振动传感器分别粘合固定于风力机叶片蒙皮的内侧，且所述振动传感器的感应方向沿着风力机叶片的挥舞方向布置。

所述振动传感单元包含6个振动传感器，将风力机叶片从最厚处至叶尖进行11等份均分得到10个等分横截面并从风力机叶片最厚处一侧从1^#开始编号，所述振动传感器分别位于第1^#、3^#、5^#、7^#、8^#、10^#等分横截面上，且所述振动传感器设于所述等分横截面上靠风力机叶片前侧1/4弦长的位置。

本实用新型具有下述优点：

1、本实用新型通过振动传感单元检测实际运行中风力机叶片的振动，通过计算机等硬件和软件构成的监测处理单元根据振动信号诊断风力机叶片的当前覆冰状态并输出覆冰监测结果，对于积雪、霜冰、雨冰等都能进行监测，传感器布置简单方便，对叶片表面材料无影响，并可在风力机不停机的情况下对其桨叶进行覆冰在线监测，能够及时准确地反应出叶片覆冰的情况，为除冰装置的应用提供可靠详实的依据，具有检测准确实时、不损伤叶片、使用简单方便、应用范围广、使用寿命长、可靠性高的优点。

2、本实用新型的振动传感单元基于环境激励结构下的响应来提取模态参数，监测处理单元通过提取模态参数进行运行模态分析获取风力机叶片的覆冰参数并根据覆冰参数判断输出覆冰监测结果，无需额外施加激励，所识别的模态参数符合实际工况及边界条件，能真实地反映结构在工作状态下的动力学特性；无需施加人工激励，而完全靠环境激励，便于在运行时进行实施采集和监测，具有监测便捷迅速、经济性好的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。

图2为本实用新型实施例的数据发送采集箱安装于风力机轮毂上的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的振动传感器和前置放大器安装于风力机叶片上的剖视结构示意图。

图4为本实用新型实施例的振动传感器安装于风力机叶片上的位置示意图。

图5为本实用新型实施例的数据收发流程示意图。

图6为本实用新型实施例的数据处理流程示意图。