[发明专利]基于多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统

说明书

基于多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统，该监测系统包括在每支叶片上与轮毂内的主轴端盖上安装双轴加速度传感器，在叶片根部安装应变片，在轮毂内安装采集单元，采集单元通过无线发射装置将振动数据与应变数据发送至机舱内安装的工业交换机，工业交换机通过风场环网将采集的数据发送至主控室的叶片监测服务器，用户可以主动观察分析结果或服务器在叶片发生异常时自动报警。异常数据经过单向隔离设备将数据传送到外网服务器，再由外网服务器传送到远程诊断中心，远程诊断中心对异常数据进行分析，提交诊断报告。

技术领域

本公开涉及风力发电机叶片状态监测技术领域，具体涉及风力发电机叶片健康状态监测系统。

背景技术

我国风能储量和可开发容量均居世界第一，目前风电产业的发展也取得了丰硕的成果。随着装机容量的增加及风力发电机运行时间的延长，风力发电机自身问题逐渐突显。

风能丰富的地区一般气候条件较为恶劣，风力发电机组安装在这此区域不仅需要承受无规律的风载，还要承受复杂的气候影响。叶片作为风机直接的承载部件，在运行过程中不仅容易产生面漆剥落、点蚀等表面损伤，叶片生产过程中的微小缺陷随着运行时间的增加也会逐渐扩大，日积月累，最终导致无法修复的损伤，造成巨大经济损失。

叶片健康状态监测系统能够24小时不间断监测风力发电机叶片结构损伤，评估其结构健康状态，并将评估结果实时告知运营商，帮助运营商做出决策，及时维修以避免叶片更换，或者立即停机以避免二次损伤。与传统人力巡检方法相比，采用此系统不仅能够节省人力物力，而且能够实现全天24小时在线监控，消除漏检误检。且对于海上风机，人力巡检几乎已不可能，叶片在线的健康监测已成为发展趋势。本发明即公开一种基于振动、应变多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于振动、应变多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统，目的是24小时不间断的监测风力发电机叶片的结构损伤与结冰状态情况，实时高效地评估叶片的健康状态。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：风力发电机叶片健康状态监测系统，包括有分别设在叶片上的双轴振动加速度传感器A、B、C和轮毂上的轮毂传感器，双轴振动加速度传感器采集叶片的振动数据，轮毂传感器采集轮毂的振动数据；在叶片根部设置应变片，利用应变片采集叶根的动态应变数据；通过轮毂传感器提取叶片振动与叶根的应变数据；轮毂传感器与机舱内的工业交换机相连，轮毂传感器通过无线传输方式将振动与应变数据传送给机舱内的工业交换机；工业交换机通过风场环网与主控室的叶片监测服务器相连，工业交换机通过风场环网将采集的数据发送到主控室的叶片监测服务器；叶片监测服务器与报警装置、存储器相连，叶片监测服务器通过分析数据并修正提取的数据特征，对所述叶片进行健康状态评估，并提供异常报警功能及数据存储功能。

所述的叶片双轴加速度传感器粘贴于叶片蒙皮内表面，距离叶根长度约为叶片总长的1/3，其中一个轴向指向叶片挥舞方向，另一个轴向指向叶片摆振方向。

所述的轮毂传感器采用双轴加速度传感器，双轴加速度传感器粘贴于主轴端盖上。

所述的轮毂传感器有两种安装方式，一种为采用强力磁铁将轮毂采集单元吸附在轮毂内的主轴端盖上或轮毂内铸件结构上；另一种安装方式为固定安装，使用墙壁挂件配合M8螺栓紧固在轮毂内的安装平面上。

所述的叶片根部内表面环向粘贴2~4只应变片，叶片桨距角90°锁止时，4只应变片分别粘贴在叶根内表面的正上方、正下方、正左方及正右方；如果是3只应变片，选择其中任意三个方向粘贴；如果是2只应变片则在正上方或正下方粘贴一只，正左方或正右方粘贴一只。

所述的应变片为双轴复合材料基体应变片，双轴应变片使用半桥电路，应变片表面涂沫防护胶，防护胶上面再覆盖铝箔进行防水、电磁屏蔽保护，应变片连接线缆均有屏蔽保护层。