CN101498673A - 风力发电机叶片边缘破损监测装置 - Google Patents

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CN101498673A CNA2008100574053A CN200810057405A CN101498673A CN 101498673 A CN101498673 A CN 101498673A CN A2008100574053 A CNA2008100574053 A CN A2008100574053A CN 200810057405 A CN200810057405 A CN 200810057405A CN 101498673 A CN101498673 A CN 101498673A
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贾利民
雷涛
刘远远
刘展
王子洋
秦勇
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Abstract

本发明提供一种风力发电机叶片边缘破损监测装置，沿叶片边缘的不同损耗等级间隔，在叶片内部植入或表面粘粘导通介质，所述导通介质从入口端A到出口端B形成导通回路，所述导通介质连接通断检测器。依据叶片边缘不同损耗等级线的导通介质通断与否，实现故障隐患程度分级报警。相对于传统人工监测方法实时性好，可靠性高，简单实用，监控成本相对较低，通过安装叶片监控系统可以确保风电场业主及时准确的了解各机组叶片边缘破损情况，为设计符合实际情况的抗强风及台风方案提供可靠的依据，减小因叶片损耗带来的发电量损失。

Description

风力发电机叶片边缘破损监测装置
技术领域
本发明涉及风电机叶片边缘破损情况的监测装置，特别涉及一种大型风力发电机叶片边缘破损的监测装置。
背景技术
风力发电机组的通常工作于恶劣的环境中，比如高低温、台风、雷击、风沙和各种腐蚀等的影响。目前，大多数大型风电机组的工作年限一般为20年左右，受恶劣的自然气候以及常年的自然损耗影响叶片边缘逐渐破损在所难免。当风力发电机的叶片边缘逐渐发生破损后，会对叶片的整体载荷分布带来影响，当边缘破损比较严重后，不仅在一定程度上影响发电量，甚至还会导致安全隐患，所以就需要工作人员及时掌握相关的情况。目前，大多数风电场都是依靠人工检查的方法定期监测破损情况，但是随着风力发电机功率的不断增长叶片的长度也在不断增加，主流的兆瓦级的风电机组叶片长度早已超过20米，同时电场规模也进一步扩大，对风电场内所有风电机组叶片进行可靠及时地监控依靠传统的人工检查不仅费时费力操作上比较困难，而且效率低下，可靠性也不能保障，亟需一种智能化的在线监测系统实时可靠精确的监测叶片边缘破损情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型智能化的风力发电机叶片边缘破损监测装置。
本发明所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，沿叶片边缘的不同损耗等级的间隔，在叶片内部植入或表面粘粘导通介质，所述导通介质从入口端到出口端形成导通回路，所述导通介质连接通断检测器。所述的导通介质选自光纤、电缆等。
所述导通介质通断检测器包括脉冲信号发生器和脉冲信号接收器。入口端的导通介质连接脉冲信号发生器，出口端的导通介质连接脉冲信号接收器，脉冲信号接收器连接单片机芯片，单片机芯片连接液晶显示屏，
所述单片机芯片中存储惯于各条边缘损耗线说明及隐患处理意见。
设置控制按钮，连接单片机芯片。控制按钮控制电源开关、各条导通回路通断检测信号触发和液晶字幕显示调整等。
叶片边缘不同损耗等级间隔的确定，根据风速、故障隐患危险程度等确定，每一间隔分别设置不同的报警级别，及隐患说明。
对叶片边缘损耗监测精度要求不高的情况，叶片边缘的不同损耗等级的间隔为叶片边缘平行设计的相等间距的间隔。
对叶片边缘损耗监测精度要求比较高的情况，叶片边缘的不同损耗等级的间隔为叶片破损等高线，即通过应力分析和载荷计算确定故障隐患等级后，对同一故障隐患等级所对应的叶片边缘损耗凹陷的顶点。
对于风电场而言，场内各台风力发电机组的叶片的导通介质，导出后连接到同一台脉冲信号接收器进行定期叶片边缘损耗检测。
本发明所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，通过在叶片边缘不同损耗等级间隔设置导通介质，依据叶片边缘不同损耗等级线的导通介质通断与否，实现故障隐患程度分级报警。通过测量植入叶片内部导通介质通道导通情况监测叶片边缘破损情况，这种方法相对于传统人工监测方法不仅具有实时性好，可靠性高，而且简单实用，监控成本相对较低，通过安装叶片监控系统可以确保风电场业主及时准确的了解各机组叶片边缘破损情况，为设计符合实际情况的抗强风及台风方案提供可靠的依据，减小因叶片损耗带来的发电量损失。
附图说明
图1中是叶片和其中的光纤布局整体示意图；
图2是叶片边缘的局部示意图，表示了光纤的具体位置布置方法，叶片边缘损耗等高线设计方法、层次；
图3是本发明风力发电机叶片边缘破损监测装置的系统原理图。
A-不同损耗等级导通介质入口端，B-不同损耗等级导通介质出口端。
具体实施方式
如图1和图2所示在风机叶片的内部按照事先计算设计好的叶片边缘损耗等高线趋势植入3条光纤，每级光纤从各自的入口端A进入，出口端B导出形成导通回路。
如图2所示，叶片边缘不同损耗等级间隔，为叶片破损等高线，即通过应力分析和载荷计算确定故障隐患等级后，对同一故障隐患等级所对应的叶片边缘损耗凹陷的顶点。
其中等高线1是依据在叶片边缘损耗时，损耗点①②③④通过应力分析计算在风度速80米/秒的情况下，叶片可能出现折断隐患情况，将所有符合这种条件的损耗点平滑连接后绘制出的等高趋势线，等高线2、等高线3分别是通过在70米/秒、60米/秒风速下可能导致叶片折断的所有损耗点的平滑连接绘制而成。
在叶片根部设置光纤通断检测器接口。在入口端A与光纤通断检测器中脉冲信号发生器相连，光纤出口端B与光纤通断检测器中脉冲信号接收器连接，负责接收导通信号，脉冲信号接收器连接单片机芯片，单片机芯片连接液晶显示屏。单片机芯片中存储惯于各条边缘损耗等高线的说明及隐患处理意见。设置控制按钮，连接单片机芯片。
当叶片边缘无损耗的情况下，当光波脉冲信号发生器同时对沿等高线布置的各条光纤信号入口接入端A发出一系列光波信号后，在出口端B光波脉冲信号接收器可以完整接收各条光纤通道脉冲序列信号。脉冲信号接收器将检测结果信号传至单片机，由单片机判断当前结果正常，并在液晶屏幕上显示输出。当叶片边缘损耗后，由于叶片边缘损耗是一个缓慢变化过程，损耗程度也随边缘损耗点的凹陷深度的增加而加剧，当叶片边缘损耗点凹陷程度超过叶片边缘等高线1布置深度而小于叶片边缘等高线2布置深度，此时沿等高线1布置光纤通道也会随之断裂或破损，此时在出口端B光波脉冲信号接收器只能接收到关于沿等高线2、等高线3布置的光纤通道信号，而对于沿等高线1布置的光纤信号通道则检测不到，或者信号有异常。光波脉冲信号接收器将检测信号结果传回单片机，单片机判断情况异常，以及故障等级程度，并且将判断结果以及具体的解决处理方案在液晶显示器上输出，并进行相应的故障等级报警。同理，随着叶片边缘破损程度逐渐加剧，当叶片边缘损耗点凹陷程度超过叶片边缘等高线2布置深度而小于叶片边缘等高线3布置深度，此时沿等高线1、2布置光纤通道也会随之断裂或破损，在出口端B光波脉冲信号接收器只能接收到关于沿等高线3布置的光纤通道信号，而对于沿等高线1、等高线2布置的光纤信号通道则检测不到，或者信号有异常。将检测结果传回单片机后，单片机判断情况异常，以及故障等级程度，并且将判断结果以及具体的解决处理方案在液晶显示器上输出，并进行相应的故障等级报警。而当叶片边缘损耗点凹陷程度超过叶片边缘等高线3布置深度，此时沿等高线3布置光纤通道也会随之断裂或破损，时在出口端B光波脉冲信号接收器不能接收到任何通道完整的光纤通道信号，或者信号有异常。将检测结果传回单片机后，单片机判断情况异常，以及故障等级程度，并且将判断结果以及具体的解决处理方案在液晶显示器上输出，并进行相应的故障等级报警。
本发明所述的风电机组叶片边缘破损监测系统装置，通过在叶片边缘设置多条等高线，区分表示报警级别和故障隐患危害程度，为风电场业主提供参考依据。

Claims (7)

1、风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征是，沿叶片边缘的不同损耗等级间隔，在叶片内部植入或表面粘粘导通介质，所述导通介质从入口端(A)到出口端(B)形成导通回路，所述导通介质连接通断检测器。
2、根据权利要求1所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，所述的导通介质选自光纤、电缆。
3、根据权利要求1所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，所述导通介质通断检测器包括脉冲信号发生器和脉冲信号接收器，入口端(A)的导通介质连接脉冲信号发生器，出口端(B)的导通介质连接脉冲信号接收器，脉冲信号接收器连接单片机芯片，单片机芯片连接液晶显示屏。
4、根据权利要求3所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，设置控制按钮，连接单片机芯片。
5、根据权利要求1所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，叶片边缘的不同损耗等级间隔线为叶片边缘平行设计的相等间距的间隔线。
6、根据权利要求1所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，叶片边缘的不同损耗等级间隔线为通过应力分析和载荷计算确定同一故障隐患等级的叶片破损等高线。
7、根据权利要求1所述的风力发电机叶片边缘破损监测装置，其特征在于，风电场内各台风力发电机组的叶片的导通介质，导出后连接到同一台脉冲信号接收器。
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