[发明专利]一种风力发电机叶片在位裂纹检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属结构动力学无损检测领域，具体涉及一种风力发电机叶片在位裂纹检测方法及系统。

背景技术

发展可再生能源已经成为保证能源安全和应对气候变化的重要发展战略，而风能作为一种洁净、发展潜力大和开发技术相对成熟的可再生能源，越来越受到世界各国的高度重视，其已经成为发展速度最快的可再生能源。我国由于优越的地理位置而具备丰富的风能资源，为我国风电事业的蓬勃发展提供了有利条件，而且我国的风电累计装机容量在2010年超越美国成为世界第一。风力发电系统最主要的问题是运行和维护的成本都比较高，作为其关键部件的风力发电机叶片在风能和电能的转化之间起着重要作用，它的结构健康监测对于保持风力发电系统稳定和降低风力发电系统的维护成本有着重要的影响，而其损伤形式均是由裂纹的扩展造成的，所以对风力发电机叶片开展裂纹的在位检测是风力发电机叶片稳定可靠工作的重要保证，而使用风力发电机叶片传统无损检测技术对风力发电机叶片进行裂纹在位检测耗时较长，对经济效益影响较大。

申请号为CN201210144547.7、CN201320509812.X的专利申请提出了基于声学的叶片无损检测方法，但是上述方法必须设置专门的声波收发装置，并且由于声波的特性，检测过程易受到背景噪声的干扰。系统成本，检测的准确性尚有提升空间。

因此，如何提供更加经济、简便并且检测准确程度高的检测手段是技术人员需要面对并亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上内容，本发明提出一种高可靠性、使用简便风力发电机叶片在位裂纹检测系统及方法，对风力发电机叶片的健康状态给出更快速和更全面的评价。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

首选，本发明公开了一种风力发电机叶片在位裂纹检测方法，其包括如下步骤：

步骤1：在待检测风力发电机叶片上设置光纤光栅传感器，选择静态载荷的施加位置，对其施加不同的静态载荷，得到不同静态载荷时风力发电机叶片的静态响应数据序列。

步骤2：计算不同静态载荷时风力发电机叶片静态响应之间的卡方分布，得到相应的卡方分布曲线。

步骤3：使用三次多项式对所述卡方分布曲线进行重构，获得其多项式重构曲线；

步骤4：将获得的多项式重构曲线看作不同的信息源，计算不同信息源之间的最优信息因子，然后对其进行信息融合，获得其信息融合度曲线，依据信息融合度曲线最大值的位置识别风力发电机叶片裂纹的位置。

此外，本发明还公开了一种风力发电机叶片在位裂纹检测系统，包括：底座、固支架、光纤光栅传感器、配重装置、重物、信号处理装置；

底座，用于支撑待检测风力发电机叶片；

固支架，固定于所述底座，并与底座构成U形槽结构，所述待测风力发电机叶片的一端于该U形槽中；

配重装置，与待测叶片连接，用于向所述待测叶片施加载荷；

重物，加载到所述配重装置中，给待测叶片施加载荷；

光纤光栅传感器，设置于所述待测风力发电机叶片表面，在施加不同配种载荷时感测风力发电机叶片的静态响应数据，并将数据发送至信号处理装置；

信号处理装置，用于接收获取光纤光栅传感器获得的静态响应数据，并对数据进行信号处理，以识别风力发电机叶片裂纹的位置。

此外，本发明还公开了一种用于风力发电机叶片在位裂纹检测系统的信号处理装置，包括：

静态响应数据接收与获取模块，用于接收和获取设置于叶片上的光纤光栅传感器在施加不同静态载荷情况下，得到的不同静态载荷时风力发电机叶片的静态响应数据序列；

计算模块，用于计算不同静态载荷时风力发电机叶片静态响应之间的卡方分布，得到相应的卡方分布曲线；

重构和信息融合模块，将获得的多项式重构曲线看作不同的信息源，计算不同信息源之间的标准因子，然后对其进行信息融合，获得其信息融合度曲线，依据信息融合度曲线最大值的位置识别风力发电机叶片裂纹的位置。

此外，本发明还公开了一种风力发电机叶片在位裂纹检测系统，包括：底座、固支架、光纤光栅传感器、配重装置、重物、信号处理装置；

底座，用于支撑待检测风力发电机叶片；

固支架，固定于所述底座，并与底座构成U形槽结构，所述待测风力发电机叶片的一端于该U形槽中；

配重装置，与待测叶片连接，用于向所述待测叶片施加载荷；

重物，加载到所述配重装置中，给待测叶片施加载荷；