[发明专利]一种风机叶片结冰检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种利用风机叶片转动时产生的噪音来检测的风机叶片结冰情况的装置和方法，该装置不需要在叶片上安装传感器，可以做成手持检测设备，也可以集成在风机机组的控制策略中。

背景技术

随着全球化石能源枯竭、供应紧张、气候变化形势严峻、世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性，并对风电发展高度重视。我国的风资源非常丰富，目前风电的总规模已达世界第一。

我国地域辽阔，气候条件复杂，风电场主要分布在东北、西北、华北(三北)地区。这些地区冬季的气候极为寒冷，风机机组经常遭受雨雪冰冻天气的袭击，风机叶片结冰的问题不仅影响风机机组的发电量，而且严重威胁设备和人身的安全。

当前的风机叶片结冰情况的检验采用的方法主要有三种。

1、采用人工或者相机直接进行观察方法，此方法在夜间或者能见度较低的情况下，效果不理想。

2、采用在风机叶片或者机箱表面安装传感器的方法，此方法虽然能够准确的检测到叶片表面的结冰情况，但是由于需要在叶片上打孔或者黏附固定安装传感器，可能对叶片表面造成破坏，而且叶片位置较高，不易安装。

3、分析冬季风机叶片结冰运行载荷数据的方法，虽然风机运转载荷在叶片结冰后会有明显的变化，但是影响风机运转载荷的因素较多，需要相当复杂的算法才能测量出风机叶片结冰的情况。

Henry Seifert的文章《TECHNICAL REQUIREMENTS FOR ROTOR BLADES OPERATING IN COLD CLIMATE》指出，风机叶片结冰与否会产生显著不同的噪音。正常情况下，风机叶片在转动过程中，会产生一定特征的噪音；当风机叶片结冰的时候，噪音的音调和响度均有明显的变化。

发明内容

针对以上检测风机叶片结冰情况方法的缺点，设计出一种通过分析风机运转时叶片产生的噪音而确定风机叶片结冰情况的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种风机叶片结冰检测装置，包括用于获取风机叶片转动产生的噪音信号并将其转换为电信号的电容式麦克风1，与电容式麦克风1连接的用于于将电容式麦克风输出的电信号进行保真放大的音频放大电路2，与音频放大电路2连接的用于过滤掉无用的电信号，保留由于风机叶片转动而产生的噪音的电信号的滤波器3，与滤波器3连接的将经过滤后的电信号与风机叶片正常运行时噪音的电信号进行比较，判断风机叶片结冰与否的处理器4，与处理器4连接的用于储存计算结果的存储器5以及与处理器4连接的用于将处理器4的计算结果用文字直观的显示出来的显示器6。

所述处理器4内包含不同机型、不同负荷、不同转速和不同变槳角度影响风机叶片噪音的数据，以便于与风机叶片结冰时候运转的噪音进行比较。

所述电容式麦克风1做防潮处理。

所述检测装置的电子元器件采用适用极端温度条件下的电子元器件。

所述检测装置安装在风机机组上，集成在风机机组的控制策略中；或做成手持设备，方便检修人员随身携带。

所述风机叶片结冰检测装置的检测方法，电容式麦克风1接受风机叶片转动的噪音，并将噪音转化为模拟电流信号；然后通过音频放大电路2将模拟的电流信号保真放大；滤波器3将除了叶片转动产生的噪音电流信号外别的电流信号滤除，然后送入处理器4中，处理器4将经过滤后的电信号与风机叶片正常运行时噪音的电信号进行比较，当过滤后的电信号的音调和响度均高于风机叶片正常运行时噪音的电信号的音调和响度时，则判断风机叶片结冰，存储器5和显示器6分别用于存储和显示处理器4的处理结果。

和现有技术相比，本发明具备如下优点：

该装置通过声音进行检测叶片结冰情况，不需要在叶片或者风机其他部位通过打孔或者粘附的方法安装传感器；与观测法相比，也不受夜晚或者可见度较低的天气的影响；没有较为复杂的检测算法，简单易行。

附图说明

图1为本发明装置及工作方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。