CN103403515A - 用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法 - Google Patents

用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103403515A
CN103403515A CN2012800089758A CN201280008975A CN103403515A CN 103403515 A CN103403515 A CN 103403515A CN 2012800089758 A CN2012800089758 A CN 2012800089758A CN 201280008975 A CN201280008975 A CN 201280008975A CN 103403515 A CN103403515 A CN 103403515A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
wind turbine
turbine blade
fluorescence
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012800089758A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103403515B (zh
Inventor
L·格拉韦德
I·S·奥勒森
M·汉考克
R·克拉文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vestas Wind Systems AS
Original Assignee
Vestas Wind Systems AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vestas Wind Systems AS filed Critical Vestas Wind Systems AS
Publication of CN103403515A publication Critical patent/CN103403515A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103403515B publication Critical patent/CN103403515B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08—Testing mechanical properties
    • G01M11/083—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT]
    • G01M11/086—Details about the embedment of the optical fiber within the DUT
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0278—Detecting defects of the object to be tested, e.g. scratches or dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08—Testing mechanical properties
    • G01M11/083—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT]
    • G01M11/085—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT] the optical fiber being on or near the surface of the DUT
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0016—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of aircraft wings or blades
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0091—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6447—Fluorescence; Phosphorescence by visual observation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08—Testing mechanical properties
    • G01M11/083—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及一种检测风力涡轮机叶片（5）损伤的系统和方法，其使用包括荧光材料的一个或多个荧光性光纤（12，32），荧光材料的激发波长被选择，以使得材料当被暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射时发出荧光，其中一个或多个光纤（12，32）被可操作地安装在风力涡轮机叶片内，从而使得在风力涡轮机叶片损伤时，光纤中的至少一部分被暴露于叶片表面处，导致光纤发出荧光；光检测器（14，34），其用于接收在荧光材料被激发时来自一个或多个光纤的一个或两个端部的光信号，并且用于输出基于光信号的信号；和控制器，其连接至光检测器（14，34）以接收信号。

Description

用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测风力涡轮机叶片在使用期间的损伤的光纤系统和方法。本发明尤其应用于检测形成风力涡轮机叶片部件的复合材料的层离，以及检测风力涡轮机叶片表面侵蚀或腐蚀。
背景技术
商用风力涡轮机的风力涡轮机叶片通常由复合材料形成，复合材料能够承受应力和负载，叶片在涡轮机的操作期间受到应力和负载的影响。在罕见的情况下，缺陷能够在形成风力涡轮机叶片的复合材料内发生，并且这可能对于叶片的机械完整性产生不利影响。缺陷可以作为材料中的不连续性的结果出现，不连续性已在叶片的制造期间（例如，在铺叠形成复合材料的纤维期间）被导入。替代地，在一些情况下，缺陷可能作为在涡轮机的操作期间在叶片上的过度应变或负载的结果出现。
发生在形成风力涡轮机叶片的复合材料中的一些最常见类型的缺陷包括形成复合材料的层的层离或分离和/或材料的裂缝。由于在操作期间风力涡轮机叶片的高负载，这种层离或裂缝能够迅速蔓延通过复合材料，导致叶片的结构性损伤，并且在严重的情况下，导致风力涡轮机的故障。
已知的是结合一些系统以在操作期间监视风力涡轮机叶片，以便检测叶片的复合材料的损伤。例如，EP-A-2112374公开了一种用于风力涡轮机叶片的裂缝检测系统，裂缝监测系统包括嵌入叶片的光纤网络。基本垂直于叶片表面延伸的裂缝的存在通过检测光在通过光纤传送中的突然变化而被检测到，突然变化作为随着裂缝传播的纤维破损的结果发生。
风力涡轮机叶片损伤还能够作为在操作期间叶片表面、尤其是在叶片的前缘处的侵蚀的结果发生。这可能通过被暴露于恶劣环境条件诸如雨、冰雹或沙而导致。化学侵蚀、或腐蚀，也是离岸风力涡轮机的问题。叶片表面由于侵蚀而逐渐消磨能够对叶片的空气动力学性能产生不利影响，例如作为在侵蚀表面处的湍流的结果。从风中提取能量的整体效率因此降低。
期望的是提供一种用于在操作期间监视风力涡轮机叶片的改进的系统和方法，其使得能够在早期阶段检测到形成叶片的复合材料的缺陷或损伤，以使得能够在损伤加重之前修理叶片。还期望的是，这种系统和方法能够适于检测复合材料中的各种类型的损伤或缺陷。具体地，期望的是，提供一种系统和方法，其能够适于检测形成叶片的复合材料的层离或侵蚀。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种检测风力涡轮机叶片损伤的系统，其包括：一个或多个荧光性光纤，其包括荧光材料，荧光材料被选择，从而使得材料当被暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中时发出荧光；光检测器，其用于接收当荧光材料激发时来自一个或多个光纤的一个或两个端部的光信号，并且用于输出基于光信号的信号；和控制器，其连接至光检测器以接收信号。一个或多个荧光性光纤被可操作地安装在风力涡轮机叶片内，从而使得在损伤风力涡轮机叶片时，光纤的至少一部分被暴露于叶片表面处，使得光纤发出荧光。
根据本发明的第二方面，提供一种检测风力涡轮机叶片损伤的方法，其包括以下步骤：将一个或多个光纤配置在形成风力涡轮机叶片的复合材料内，其中一个或多个光纤包括荧光材料，荧光材料被选择，从而使得材料当被暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中时发出荧光；将一个或多个光纤的至少一端连接至安装在包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机上的光检测器；操作光检测器以检测因叶片损伤引起一个或多个光纤暴露在叶片表面处而导致的从荧光材料发射的光，并且当检测到光时输出信号；和在控制器处接收信号。
根据本发明的第三方面，提供一种使用一个或多个荧光性光纤以检测风力涡轮机叶片损伤的方法，其中一个或多个荧光性光纤包括荧光材料，荧光材料被选择，从而使得材料当被暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中时发出荧光。
术语“荧光材料”用来指具有如下性能的材料，其吸收一个或多个特定波长的辐射并且继而将来自被吸收的辐射的能量作为不同（通常更长）波长的光再度发射。在本发明的内容中，术语“荧光材料”包括当由环境辐射的形式激发时发射光的任何类型的材料，所述材料包括例如由电磁波（诸如可见光和UV（紫外）光）激发的荧光材料，和由电离辐射（诸如伽马射线、光子或带电粒子）激发的闪烁材料。
术语“环境辐射”用来指天然存在于围绕风力涡轮机叶片的大气或环境中的任何类型的辐射。本发明的系统和方法依赖于由存在于大气中的辐射激发荧光材料，并且不需要将单独的辐射源结合在风力涡轮机内，以便有效地发挥作用。用于监视风力涡轮机叶片以检测损伤所需的装置因此与需要光源用于将光导入光纤的其他类型的光纤系统相比，生产和操作更加简单并且更具成本效益。
在正常情况下在风力涡轮机叶片处的环境辐射通常包括但不限于可见光、红外线辐射、紫外线辐射、伽马射线、光子或其他类型的天然出现的电离粒子。在本发明的系统和方法中，光纤中的荧光材料可以被选择以当由任何类型的辐射激发时发出荧光，辐射将存在于风力涡轮机处的大气中，并且当对风力涡轮机叶片造成损伤时，辐射将入射到光纤上。荧光材料通常对在电磁光谱的UV区域中的光尤其敏感，并且在本发明的系统和方法中使用的荧光性光纤因此优选地当通过UV光激发时发出荧光。其他适当的荧光材料可以由以可见光或红外线辐射的形式的电磁辐射激发。
根据本发明的系统和方法提供一种在操作期间监视风力涡轮机叶片有效方式，以便迅速检测叶片的缺陷或损伤，并且提供一种表示损伤已经发生的早期警报。这使得叶片被损伤的部件能够在叶片恶化至损伤导致风力涡轮机的故障或不可逆的结构性损伤的阶段的情况下之前、在早期阶段被修理或被更换。根据本发明的系统和方法还使得风力涡轮机叶片能够被正确地维护，以使得叶片的任何损伤不会对叶片的空气动力特性产生不利影响。
风力涡轮机叶片损伤可以通过形成叶片的复合材料中的内部缺陷造成，内部缺陷（诸如层状结构内的空气或树脂囊）已在制造期间被无意中导入材料中。这种缺陷引入复合材料内的薄弱点，当叶片在操作期间受到重负载时，薄弱点能够触发材料中的裂缝、或纤维层的层离的形成。替代地，损伤可以作为外部情况（诸如风力涡轮机叶片上的过大的力或负载、或叶片表面由于恶劣的大气或天气情况而产生的侵蚀或腐蚀）的结果发生到风力涡轮机叶片。根据本发明的系统和方法可以容易地适于检测任何这种类型的损伤，如下文中更详细地描述。
根据本发明的系统和方法依赖于一个或多个荧光性光纤，一个或多个荧光性光纤被定位在风力涡轮机叶片内，以使得当对叶片造成的特定类型的损伤时，一个或多个光纤中的至少一部分被掀开和暴露于叶片表面处。这种暴露可以例如由复合材料的裂缝或分裂带来，以使被嵌入的光纤的一部分暴露，或由覆盖光纤的复合材料的去除或消退带来。环境辐射随后入射到光纤的被暴露的部分上，并且导致结合在光纤中的荧光材料发出荧光并且发射光信号，光信号被沿着光纤反射至光检测器。对于来自材料的荧光的检测因此指示出叶片损伤。
只要荧光性光纤的至少一部分一被暴露于环境辐射中，本发明的系统就产生输出信号。这将是在通常在损伤传播到光纤被破坏或侵蚀的程度之前发生。以这种方式，根据本发明的系统和方法能够有利地在相对早期阶段和在不损伤或摧毁光纤的多种情况下检测叶片损伤。
根据本发明的系统和方法能够有利地适于监视风力涡轮机叶片的不同部件的不同类型的损伤，具体地，通过叶片内的一个或多个荧光性光纤的特定布置。如下文中更详细地描述的，一个或多个荧光性光纤被定位在叶片内，从而使得叶片的特定类型的损伤将导致光纤在叶片处暴露于环境辐射中。
在一般工作情况下，一个或多个荧光性光纤被围在形成风力涡轮机叶片的复合材料内，并且因此不被暴露于严重水平的环境辐射中。在一般情况下，荧光材料因此将通常不发出荧光，并且极少或没有光将由光检测器检测到。如上文中讨论的，本发明的系统不需要任何内部激发源（尽管在一些情况下内部光源可以被结合，如下文中描述的），并且将仅需要光检测器以在叶片发生损伤时发射输出信号，导致光纤发出荧光。这意味着，本发明的系统能够被使用以提供“无源（passive）”系统，“无源”系统在一般情况下需要极少或不需要功率输入以监视叶片。操作系统的成本因此最小化，并且此外，系统具有很长的寿命，并且能够在不更换部件的情况下持续监视较长时间。
本发明的系统的光检测器被连接至每个荧光性光纤的一个或两个端部，以便接收当光纤被暴露于环境辐射中时由荧光材料已产生的光。光检测器可以采用任何适当的形式，包括但不限于用于检测与光纤的荧光相关联的光的已知装置，诸如光电倍增器、光电检测器、光电二极管或PIN二极管。光检测器接收来自荧光性光纤的光，并且将其转换为信号，诸如电信号，所述信号被传递至控制器以产生损伤已发生的警示信号。
光检测器可以被可操作地安装在风力涡轮机叶片内，但是优选地，光检测器被可操作地安装在风力涡轮机的静止部件上，风力涡轮机叶片被安装在静止部件上。例如，在优选实施方式中，光检测器被安装在风力涡轮机的毂部内，并且一个或多个荧光性光纤借助于一个或多个非荧光性光纤或直接地、或间接地被连接至光检测器。
控制器可以与光检测器整合，或可以是通过适当的线材或线缆、或者使用无线连接被连接至检测器的单独部件。在控制器是单独部件的情况下，其可以被配置在涡轮机内或在远程位置。用于作为控制器使用的适当的装置对于技术人员而言将是已知的。
优选地，本发明的系统包括用于测量在风力涡轮机处的环境辐射的水平并且将这个信息传递至控制器的装置。来自一个或多个荧光性光纤的光信号随后能够在考虑到入射到叶片上的环境辐射的水平的情况下被处理。这使得系统能够适于不同的情况，例如，在一天中的不同部分期间的不同的光情况。
在特定的优选实施方式中，本发明的系统包括多个荧光性光纤的网络，多个荧光性光纤可操作地被定位在风力涡轮机叶片的特定地区或区域内，用于检测地区或区域内的损伤。这种类型的网络布置使检测系统的覆盖度提高，以使得损伤能够在更大的地区或区域内被检测到。此外，使用荧光性光纤的网络使得损伤的位置能够基于从光纤的网络接收的光信号易于被识别出，并且用于监视损伤的任何传播。
在根据本发明的系统的一个具体的优选实施例中，多个基本上平行的荧光性光纤被提供。平行的光纤的布置对于检测复合材料中的裂缝和监视裂缝的传播而言、或对于监视在叶片表面处的腐蚀或侵蚀而言是尤其适当的。术语“平行”旨在指示出：光纤通过叶片延伸，以使得荧光性光纤的大体朝向是平行的。然而，相邻光纤可以不在沿其长度的每个点处严格平行与彼此，例如，在光纤不被配置为直线构造的情况下。
根据本发明的系统的一个或多个荧光性光纤可操作地嵌入或整合在形成风力涡轮机叶片的复合材料内，以使得光纤在一般情况下不被暴露于环境辐射中。通常，这种光纤将在风力涡轮机叶片制造期间（例如，在成型过程中）被嵌入或整合在复合材料内。将光纤传感器嵌入复合风力涡轮机部件内是公知的过程，其用于整合旨在在涡轮机的操作期间监视部件的光纤传感器，诸如应变传感器。
一个或多个荧光性光纤可以被嵌入复合材料的内部，例如，在形成叶片的纤维材料的各层之间。通过这种布置，根据本发明的系统和方法能够被利用以检测形成叶片的复合材料中的裂缝。在某种情况下，裂缝可以沿基本上垂直于叶片的长度、或与材料的层成角度的方向通过材料传播。在其他情况下，裂缝可以沿叶片的长度（例如在各层之间）通过材料传播。根据本发明的系统和方法对于在以上两种情况下检测裂缝而言是适当的。
在第一优选实施方式中，系统适于通过将一个或多个荧光性光纤可操作地嵌入复合材料的各层之间检测在复合材料内的层离。优选地，一个或多个荧光性光纤被嵌入形成叶片的复合材料的表面下方，以使得即使在表面处的相对较小的裂缝或分裂也将被检测到。在层离时，即在复合材料的特定的层分离或分裂期间，荧光性光纤中的一个或多个被暴露于环境辐射中，使得激发荧光材料并且发射出光。在接收从荧光材料的发射的光时，光检测器将信号发射至控制器，以便指示出层离已发生。
已发现层离最常发生在叶片的前缘或后缘处，并且用于检测形成叶片的复合材料的层离的系统的荧光性光纤因此能够沿这些边缘最有效地整合。
根据本发明的系统和方法首次提供一种检测形成叶片的复合材料的层离的有效方式，裂缝或分裂在复合材料中沿各层的方向且沿叶片的长度形成和传播。在荧光性光纤配置在叶片表面下面的情况下，即使相对较短长度的裂缝也能够被检测到，以使得损伤能够在裂缝沿叶片进一步传播之前、在非常早期被检测到。在现有技术的系统中，光纤被如此布置，以便检测沿基本平行于叶片表面和复合材料的各层的方向传播的裂缝。大体上，只有沿这个方向传播的裂缝将导致光纤破损，以便产生损伤的警示信号。这种类型的现有技术布置因此对于检测形成叶片复合材料的层离而言是不适当的。
用于检测可能作为风力涡轮机叶片上的过度负载的结果出现的层离、裂缝、或其他类型的损伤的系统可以有利地定位在叶片部件中被施加在叶片上的负载或力可能是最高的区域中，诸如例如在中央梁在或在前缘处。
在第二优选实施方式中，系统适于通过将一个或多个荧光性光纤嵌入叶片的外部表面下面的一小段距离检测风力涡轮机叶片表面的侵蚀或腐蚀。在叠置在一个或多个荧光性光纤上的复合材料的侵蚀靠近外部表面时，一个或多个荧光性光纤被暴露于环境辐射中，使得激发荧光材料并且发射出光。在接收从荧光材料发射的光时，光检测器将信号发射至控制器以指示出侵蚀已达到特定的水平。
根据本发明的系统和方法提供一种有效方式以在相对早期阶段检测叶片表面的侵蚀，以使得能够采取步骤以在侵蚀损伤恶化之前修复侵蚀损伤。否则，侵蚀能够难以监视，因为作为表面侵蚀的结果的在来自涡轮机的功率输出方面的下降难以检测，直到侵蚀已到达严重的水平。现有技术中用于检测叶片损伤的系统通常依赖于一个或多个光纤的破损，如上文中所描述。再一次地，其因此将不能检测叶片表面的侵蚀，直到侵蚀已到达严重的水平。
根据本发明的第二实施方式的用于检测侵蚀或腐蚀的系统可以对于在离岸涡轮机中使用而言是尤其有利的，离岸涡轮机通常被定位在远程位置并且在恶劣环境中。离岸涡轮机的维护通常成本相对较高，并且本发明的系统有利地提供对于叶片的侵蚀的早期警示，早期警示能够降低与所需的修理或维护相关联的成本和时间。
根据本发明的系统的荧光性光纤能够有利地被配置在风力涡轮机叶片中最容易受来自侵蚀的损伤的区域中。例如，一个或多个荧光性光纤可以沿叶片的前缘配置，侵蚀在前缘可以更严重。在一个或多个荧光性光纤被配置在前缘处的情况下，优选地多个光纤被配置成在前缘处覆盖风力涡轮机叶片的弦长的大致5至10%。替代地或附加地，一个或多个荧光性光纤可以被定位成朝向叶片的距毂部最远的梢端，在梢端处的侵蚀可能由于叶片梢端的更高速度而更严重。在一个或多个荧光性光纤被配置成朝向梢端的情况下，光纤优选地在梢端处延伸叶片的长度的大致20至30%。
通过将具有光学特性的材料结合在一个或多个荧光性光纤和叶片表面之间，根据本发明的用于检测侵蚀的系统还可以被改进。例如，一个或多个荧光性光纤可以由光学材料覆盖。光学材料被选择，从而使得在侵蚀叶片表面以露出下面的光学材料时，光或其他环境辐射将从损伤已发生的叶片表面通过材料被传递至一个或多个荧光性光纤，从而导致光纤内的荧光材料发出荧光并且将光发射至光检测器。这意味着，能够导致荧光性光纤在叶片表面损伤时、甚至在损伤已到达光纤之前发出荧光，作为通过光学材料传递环境辐射的结果。
这种光学材料还可以有利地被配置在检测风力涡轮机叶片的其他类型的损伤的系统中，以便在还要更早的阶段检测损伤。例如，这种布置对于检测在叶片的运输期间发生的损伤而言可以是有利的，损伤通常将由叶片上少量的划痕导致。具有适当的光学特性的材料，诸如清漆或光油，对于技术人员而言将是已知的。
根据本发明，提供一种风力涡轮机叶片，其结合有根据本发明的用于检测叶片损伤的系统，如上文中所描述。根据本发明的系统优选地被结合到风力涡轮机的每个叶片中，并且如有需要，根据本发明的多个单独的系统可以被用在单一叶片中以检测不同类型或位置的损伤。
根据本发明，还提供一种风力涡轮机，其包括结合本发明的用于检测叶片损伤的系统的至少一个风力涡轮机叶片，如上文中所描述。
本发明的系统的一个或多个荧光性光纤通常会包括芯部和外部包层。荧光材料可以主要被配置在芯部中、主要被配置在包层中、或既被配置在芯部中也被配置在包层中。在荧光材料仅被配置在芯部中的情况下，包层必须是这样的，以使得用于激发荧光材料的环境辐射能够穿过包层到达芯部。荧光材料可以通过在生产期间将材料掺杂或溶解到纤维材料中被结合在光纤中。替代地，荧光材料可以被配置在光纤上的涂层中。
当荧光性光纤被暴露于风力涡轮机叶片表面处的环境辐射中时，辐射中的至少一些由纤维中的荧光材料吸收。被吸收的能量随后在纤维内侧被各向同性地、通常作为波长更长的光而再发射。再发射光中的一些受到纤维内部的全内反射的作用，并且因此沿纤维的长度行进，直到其在光检测器处被接收。
荧光性光纤的芯部可以由玻璃、石英、或塑料制成。塑料光纤（POF）包括由PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚苯乙烯、聚碳酸酯（PC）、或包括氟化塑料诸如全氟聚合物的其他适当的聚合物制成的光纤。包层的材料可以与芯部的材料类似，其中适当的全内反射的折射率在再发射光的相似波长上发生，或更通常地包括无论是单独的或共混物的一个或多个塑料材料，诸如PMMA、PVDF（聚偏二氟乙烯）或氟化聚合物。能够使用任何适当宽度的光纤。例如，光纤的宽度能够处于0.125mm至5mm的范围内。
用于荧光材料的适当的材料可以是一个或多个天然存在或合成的荧光物质，诸如二萘嵌苯染料、或BBOT（5-叔丁基-2-苯并恶唑基噻吩）、钐离子（Sm3+）、或任何适当的稀土金属。也能够使用市售的荧光和闪烁光纤线缆。
通常重要的是，荧光材料对于其再发射光的波长不敏感，以使得纤维中的自吸收不发生，并且光能够沿不被遮挡的纤维传播，并且被发射的光的波长是这样的，以使得纤维内的全内反射将发生。纤维材料和荧光材料的组合必须因此被相应地选择。
在一些情况下，可能有利的是使用两个或更多荧光材料的共混物用于掺杂，以便确保在光纤暴露时对环境辐射的最佳捕获。在特定的实施方式中，荧光性光纤能够掺杂有两个或更多荧光材料，以使得双荧光发生。第一荧光材料能够被选择，以使得其吸收光谱对于环境辐射的相似光谱敏感。第二（或另外的）荧光材料能够被选择以对环境辐射、和通过第一荧光材料发射的辐射敏感。在两个不同荧光材料被配置在光纤中的情况下，各荧光材料可以被配置在彼此相同或不同的位置。例如，第一材料可以被配置在光纤的芯部中，而第二材料被配置在包层内。
优选地，荧光性光纤的两端被连接至光检测器，以便即使纤维将破裂，也可以从纤维的至少一个端部检测在叶片损伤时在纤维中被收集的光。
在某些情况下，根据本发明的系统和方法对于当特定类型的环境辐射（诸如可见光）的水平更高的白天期间检测叶片损伤可以是更有效的。在夜间，人为产生的辐射的水平（诸如来自人工照明）对于系统而言可以足以在叶片损伤时有效地操作。通过已安装在风力涡轮机上的外部灯（诸如飞机警示灯）产生的光对于荧光材料的激发而言也足以使得系统能够在黑暗期间有效地工作。
如有需要，一个或多个外部辐射源可以配置在风力涡轮机或邻近风力涡轮机上，从而使得从源发射的辐射入射到叶片中被监视潜在损伤的区域。辐射源可以是光源，光源在低光情况下（例如在夜间）操作以发射光。替代地，辐射源可以发射紫外线或红外线辐射。使用具有红外线辐射的外部源在一些场所可以是有利的，以便降低光污染和辐射源与对飞机警示灯的任何干扰。从外部源发射的辐射的波长应当被选择成与本发明的系统的一个或多个荧光性光纤中的荧光材料的激发波长相对应。
作为提供外部辐射源的替代或补充，本发明的系统还可以包括靠近荧光性光纤的配置在叶片内的内部辐射源，其中内部辐射源发射处于与荧光材料的激发波长相对应的波长的辐射。
优选地，内部辐射源包括连接至光源的一个或多个光发射光纤，其中被沿纤维导引的光通过纤维的包层被发射出去。包层因此优选地基本上透明。优选地，光源被安装在风力涡轮机的毂部内，并且光发射光纤被嵌入叶片内并且通过叶片在荧光性光纤侧边的由复合材料的较小厚度分离的部分延伸。
在一般情况下，荧光性光纤将通过荧光材料和光发射光纤之间的复合材料从光发射光纤分开，并且因此荧光纤维中的荧光材料不被暴露于来自光发射光纤的光中。在叶片损伤时，诸如在荧光性光纤和光发射光纤之间的区域中出现层离或裂缝时，荧光材料随后被暴露于来自光发射纤维的光中。
结合内部辐射源（诸如一个或多个光发射光纤）的这种布置有利地提供一种备用系统，其确保根据本发明的系统和方法有效地操作，即使在低光水平情况下。此外，结合有内部光源可以有利地使得根据本发明的系统和方法能够检测风力涡轮机叶片的内部损伤，所述内部损伤在其他情况下检测不出、或仅可以在损伤导致荧光性光纤被暴露于环境辐射中时的较晚阶段中被检测出。
根据本发明的检测风力涡轮机叶片损伤的方法能够通过上文中描述的装置执行。叶片内的一个或多个荧光性光纤被连接至光检测器，并且光检测器被操作以检测在光纤被暴露于环境辐射中时从荧光材料发射的光。对于来自一个或多个光纤的光的检测指示出损伤已发生到叶片，所述损伤已通过这样的方式将复合材料破坏或移除，从而使得光纤的至少一部分已被披露和暴露于内部叶片表面处。这将是叶片损伤已发生的第一个指示。
在根据本发明的方法中，控制器优选地处理来自光检测器的输出信号，以便确定被暴露的荧光性光纤的位置。这可以通过使用荧光性光纤的网络而被促进，如上文中所描述。
在本发明的特定的优选实施方式中，光检测器可以额外地被操作以检测从荧光性光纤中的一个或多个接收的光的消退。从荧光材料发射的光的这种消退或停止指示出荧光性光纤的侵蚀或破损，从而使得光不再能够沿纤维被传递。这可以指示出比从荧光材料接收初始光信号时叶片具有更高水平的损伤。在提供网络或荧光性光纤的情况下，从光纤接收的光的消退模式可以被用于追踪损伤的位置和/或通过叶片区域的传播。
根据本发明的方法可以包括将一个或多个光纤嵌入形成风力涡轮机叶片的复合材料的各层之间，如上文中所描述。替代地或补充地，根据本发明的方法可以包括将一个或多个光纤嵌入靠近风力涡轮机叶片外部表面处，如上文中所描述。光纤可以被嵌入叶片中最容易发生损伤的位置，诸如前缘、后缘或叶片的梢端。
本发明提供用于检测形成风力涡轮机叶片的复合材料的层离的方法，如上文中所描述。本发明还提供用于检测叶片外部表面的侵蚀或腐蚀的方法，亦如上文中所描述。
附图说明
本发明将仅通过实施例的方式并且参照附图被进一步描述，其中：
图1是水平轴风力涡轮机的前视图；
图2是风力涡轮机叶片的示意图，所述风力涡轮机叶片结合有根据第一优选实施方式的用于检测叶片内的层离的系统；并且
图3是风力涡轮机叶片的示意图，所述风力涡轮机叶片结合有根据第二优选实施方式的用于在运输期间检测叶片的侵蚀的系统。
具体实施方式
图1展示风力涡轮机1，其包括风力涡轮机塔架2，风力涡轮机机舱3被安装在所述风力涡轮机塔架上。风力涡轮机叶轮4包括接附至中央毂部6的三个涡轮机叶片5，并且被安装在涡轮机上。图1中展示的风力涡轮机可以是小型型号适于家用（domestic）或轻型多用途使用，或例如可以是大型型号，诸如适于在风力发电场上的大规模发电设备中使用的型号。在第二种情况中，叶轮的直径可以为100米或更大。
每个叶片5结合有传感器结构10，所述传感器结构包括多个荧光性光纤12，所述多个荧光性光纤的每个的端部均被连接至被安装在毂部6内的光检测器14，诸如光电二极管。控制器（未示出）通过连接件（诸如线材或线缆）被连接至光检测器。
传感器结构10被配置成用于检测形成风力涡轮机叶片外壳的复合材料中的层离。如图2中示出的，传感器结构的多个荧光性光纤12沿风力涡轮机叶片5的长度延伸，并且纤维通过壳彼此分开，以形成基本上平行的光纤网络。每个荧光性光纤12在复合材料的纤维层之间被嵌入形成叶片5外壳的复合材料内。三个平行光纤在图2中示意性地示出，但是可以配置更多或更少的数量。
在一般操作情况下，荧光性光纤12将被包围在形成叶片壳的复合材料内，并且在光检测器处接收到的光的强度将是较低或可忽略的。传感器结构10通过检测从光纤之一中的荧光材料发射的任何光而操作，所述光沿纤维被反射至光检测器14。在接收来自荧光材料的光时，光检测器14产生被发送至控制器的电输出信号。控制器处理输出信号并且能够警示操作者发生损伤。
在外部壳的复合材料发生层离时，两个或更多的复合材料的纤维层彼此离开，并且裂缝通常通过材料沿叶片的长度方向传播。当裂缝到达风力涡轮机叶片5的外部表面时，荧光性光纤12的处于裂缝区域中的任何部件均将暴露于环境辐射中。光纤12的被暴露的部分中的荧光材料将吸收环境辐射并且将能量作为光再发射，如上文中所描述。
如果裂缝进一步传播，那么将光传递至光检测器14的荧光性光纤12可能破裂或折断，以使得光不能通过纤维的两端被传递。光检测器将检测到来自纤维的光的强度降低，并且将电输出信号发送至控制器，所述电输出信号能够被处理以指示出光纤破损位置。
图3展示叶片，其具有替代的用于检测外部表面处的侵蚀的传感器结构30。传感器结构30可以与传感器结构10结合使用，但是其也能够替代地被单独使用。
传感器结构30包括嵌入叶片壳内、在其表面下方一小段距离的多个荧光性光纤32。光纤32中的每个从梢端沿叶片5的长度的大致四分之一延伸，并且纤维在梢端处在叶片的前缘附近处彼此分离。两个平行光纤在图3中示意性地示出，但是可以配置更多或更少的数量。
如同图2中示出的传感器结构10中那样，图3的传感器结构30额外地包括可以被安装在涡轮机的毂部中的光检测器34。光检测器借助于非荧光性光纤36被连接至每个荧光纤维32的端部，以便接收沿纤维传递的任何光。控制器（未示出）通过连接件（诸如线材或线缆）被连接至光发射装置和光测量装置。
在叶片外部表面5发生侵蚀时，形成叶片外壳的复合材料的外部层将被磨损并且最终，嵌入表面下方的荧光性光纤32中的一个或多个在叶片表面处被暴露。光纤的被暴露的部分中的荧光材料将吸收环境辐射并且将发射光，所述光将沿光纤被反射至光检测器34。
如同上文中描述的传感器结构10，在一般操作情况下，荧光性光纤32将被包围在形成叶片壳的复合材料内，并且在光检测器处接收到的光的强度将较低或可忽略。传感器结构30通过检测从光纤中的荧光材料发射的已沿纤维被反射至光检测器34的任何光而操作。在接收到来自荧光材料的光时，光检测器34产生电输出信号，其被发送至控制器。控制器处理输出信号并且能够警示操作者出现侵蚀。
如果侵蚀继续，那么荧光性光纤32自身将开始被侵蚀，并且从光纤32接收的光信号可能减退。就传感器结构10而言，当光纤32被整个侵蚀时，纤维可能不再能够通过纤维的端部将光传递至光检测器，并且检测器将检测到接收到的光信号的强度的变化。

Claims (30)

1.一种检测风力涡轮机叶片损伤的系统，其包括：
包括荧光材料的一个或多个荧光性光纤，荧光材料的激发波长被选择为使得荧光材料在暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中的情况下发出荧光，其中一个或多个光纤可操作地被安装在风力涡轮机叶片内，以使得在风力涡轮机叶片损伤的情况下，荧光性光纤中的至少一部分被暴露于叶片表面处，导致光纤发出荧光；
光检测器，其用于接收在荧光材料被激发的情况下来自一个或多个光纤的一个或两个端部的光信号，并且用于输出基于光信号的一个信号；和
控制器，其连接至光检测器以接收信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中荧光材料是闪烁材料。
3.根据任何在前权利要求所述的系统，其中光检测器被可操作地安装在包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机的静止部件上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其包括多个基本上平行的荧光性光纤。
5.根据任何在前权利要求所述的系统，其用于检测形成风力涡轮机叶片的复合材料的层离，其中一个或多个荧光性光纤被可操作地嵌入复合材料的各层之间，从而使得在发生层离的情况下，所述一个或多个荧光性光纤被暴露于环境辐射中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其用于检测风力涡轮机叶片表面的侵蚀，其中一个或多个荧光性光纤靠近叶片外部表面被嵌入于形成风力涡轮机叶片的复合材料中，从而使得在叠置的复合材料被侵蚀的情况下，所述一个或多个荧光性光纤被暴露于环境辐射中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其还包括被可操作地配置在一个或多个荧光纤维和叶片表面之间的光学材料层，其中在光学材料被暴露于环境辐射中的情况下，光学材料将辐射传递至下面的荧光性光纤，导致光纤发出荧光。
8.根据任何在前权利要求所述的系统，其中一个或多个荧光性光纤被可操作地嵌入于风力涡轮机叶片的前缘或后缘。
9.根据任何在前权利要求所述的系统，其中一个或多个荧光性光纤朝向风力涡轮机叶片的梢端被可操作地嵌入。
10.根据任何在前权利要求所述的系统，其中荧光材料通过可见光、红外线和紫外线辐射中的一个或多个被激发。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中荧光材料通过电离辐射被激发。
12.根据任何在前权利要求所述的系统，其中一个或多个荧光性光纤每个均具有纤维芯部和外部包层，并且其中荧光性光纤中的荧光材料主要被定位在外部包层中。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中一个或多个荧光性光纤每个均具有纤维芯部和外部包层，并且其中在荧光性光纤中的荧光材料主要被定位在芯部中。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中荧光性光纤是具有荧光涂层的光纤。
15.根据任何在前权利要求所述的系统，其中一个或多个荧光性光纤借助于一个或多个非荧光性光纤被连接至光检测器。
16.根据任何在前权利要求所述的系统，其还包括安装在风力涡轮机叶片上或附近的外部辐射源，从而使得来自辐射源的辐射入射到风力涡轮机叶片上，其中辐射的波长对应于一个或多个荧光纤维中的荧光材料的激发波长。
17.根据任何在前权利要求所述的系统，其还包括被嵌入风力涡轮机叶片内、在一个或多个荧光性光纤附近的内部辐射源，其中辐射的波长对应于一个或多个荧光纤维中的荧光材料的激发波长。
18.根据权利要求17所述的系统，其中内部辐射源包括光源和连接至光源的一个或多个光发射光纤。
19.一种检测风力涡轮机叶片损伤的方法，所述方法包括以下步骤：
将一个或多个荧光性光纤配置在形成风力涡轮机叶片的复合材料内，其中所述一个或多个光纤包括荧光材料，荧光材料的激发波长被选择为使得荧光材料在暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中的情况下发出荧光；
将一个或多个光纤的至少一个端部连接至安装在包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机上的光检测器；
操作光检测器以检测因叶片损伤引起一个或多个光纤暴露在叶片表面处而导致的从荧光材料发射的光，并且在检测到光的情况下输出信号；并且
在控制器处接收信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其还包括以下步骤：操作光检测器以检测从荧光性光纤中的一个或多个接收的光的消退，以便指示出荧光性光纤的侵蚀或破损。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其包括在控制器处处理输出信号以确定被暴露的荧光性光纤的位置。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其包括将一个或多个光纤嵌入在形成风力涡轮机叶片的复合材料的各层之间。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其包括将一个或多个光纤嵌入成靠近风力涡轮机叶片的外部表面。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其包括将一个或多个光纤嵌入风力涡轮机叶片的前缘处。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，其用于检测形成风力涡轮机叶片的复合材料的层离。
26.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，其用于检测风力涡轮机叶片表面的侵蚀或腐蚀。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的方法，其还包括将光学材料配置在一个或多个荧光性光纤和叶片表面之间，其中在光学材料被暴露于环境辐射中的情况下，光学材料将环境辐射传递至下面的光纤，导致光纤发出荧光。
28.一种风力涡轮机叶片，其包括权利要求1至18中任一项所述的系统。
29.一种风力涡轮机，其包括结合有权利要求1至18所述的系统的一个或多个风力涡轮机叶片。
30.一个或多个荧光性光纤在检测风力涡轮机叶片损伤中的用途，其中一个或多个荧光性光纤包括荧光材料，荧光材料的激发波长被选择为使得荧光材料在暴露于风力涡轮机叶片处的环境辐射中时发出荧光。
CN201280008975.8A 2011-02-15 2012-02-14 用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法 Expired - Fee Related CN103403515B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161442932P 2011-02-15 2011-02-15
GB1102640.8 2011-02-15
GB1102640.8A GB2488123A (en) 2011-02-15 2011-02-15 System and method for detecting damage to a wind turbine blade
US61/442,932 2011-02-15
PCT/DK2012/050053 WO2012110041A1 (en) 2011-02-15 2012-02-14 System and method for detecting damage to a wind turbine blade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103403515A true CN103403515A (zh) 2013-11-20
CN103403515B CN103403515B (zh) 2016-09-21

Family

ID=43859454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280008975.8A Expired - Fee Related CN103403515B (zh) 2011-02-15 2012-02-14 用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9255886B2 (zh)
EP (1) EP2676113B1 (zh)
CN (1) CN103403515B (zh)
ES (1) ES2525571T3 (zh)
GB (1) GB2488123A (zh)
WO (1) WO2012110041A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108343562A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 长沙理工大学 一种风机叶片损伤同步检测装置
CN108425808A (zh) * 2018-03-08 2018-08-21 江苏金风科技有限公司 用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统
CN108981924A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 内蒙古农业大学 一种在役大型风力机叶片早期损伤现场检测系统
CN110192026A (zh) * 2016-12-20 2019-08-30 维斯塔斯风力系统有限公司 用于修复风轮机叶片的方法和系统
CN113804150A (zh) * 2021-09-10 2021-12-17 阳江市高新投资开发有限公司 一种基于传感光纤可检测材料内部损伤的风机叶片

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2956778A1 (en) * 2013-02-15 2015-12-23 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine component having an optical fibre wind sensor
US9995282B2 (en) * 2014-12-12 2018-06-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of The Interior Selectively perceptible wind turbine system
EP3106658B1 (en) 2015-06-17 2017-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Object, in particular a rotor blade for a wind turbine
CN105467835B (zh) * 2016-01-06 2018-05-08 南京航空航天大学 基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复方法
GB2551378A (en) 2016-06-16 2017-12-20 Bentley Motors Ltd Method of assessing damage to composite members
EP3357953A1 (en) 2017-02-06 2018-08-08 Nitto Denko Corporation Composition and method for prevention of leading edge erosion in wind turbines
WO2018142370A1 (en) 2017-02-06 2018-08-09 Nitto Denko Corporation Composition and method for prevention of leading edge errosion in wind turbines
JP6663369B2 (ja) 2017-02-13 2020-03-11 三菱重工業株式会社 風車翼の損傷検知方法及び風車
KR101999432B1 (ko) * 2017-04-04 2019-07-11 두산중공업 주식회사 터빈 블레이드의 플러터 측정을 위한 자기장 통신 시스템 및 방법
WO2018206159A1 (en) * 2017-05-09 2018-11-15 Siemens Wind Power A/S Wind turbine rotor blade with embedded sensors
CN107255558B (zh) * 2017-06-30 2019-06-21 电子科技大学 一种采集涡轮叶片三波段辐射信息的方法
US10539119B2 (en) 2017-07-10 2020-01-21 WindESCo, Inc. System and method for augmenting control of a wind turbine assembly
CN108386323B (zh) * 2018-02-02 2019-07-19 长沙理工大学 一种风机叶片损伤同步检测装置及方法
US10876518B2 (en) 2019-04-12 2020-12-29 General Electric Company System and method for mitigating damage in a rotor blade of a wind turbine
US11890852B2 (en) 2020-03-30 2024-02-06 Hamilton Sundstrand Corporation Composite structures with damage detection capability
CN113153659A (zh) * 2021-06-16 2021-07-23 浙江诺瓦智能科技有限公司 风力发电机桨叶健康监控方法及其监控系统
WO2023180420A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Functionalized fabric

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387791A (en) * 1993-06-29 1995-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Impurity-doped optical shock, detonation and damage location sensor
US5965877A (en) * 1995-04-25 1999-10-12 Lockheed Martin Corporation Photoluminescence built-in-test for optical systems
US6710328B1 (en) * 2002-02-27 2004-03-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic composite damage sensor
US20040165860A1 (en) * 1998-09-01 2004-08-26 Nec Corporation All optical display with storage and IR-quenchable phosphors
US7356228B1 (en) * 2007-01-12 2008-04-08 International Business Machines Corporation Fiber optic cable systems and methods incorporating a luminescent compound-containing layer to identify cracks
US20080193732A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Taiwan Textile Research Institute Luminescent fiber and material thereof
US20090262331A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Claus Burchardt Crack detection system
WO2009140381A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Research Triangle Institute Porous and non-porous nanostructures and application thereof
CN201425525Y (zh) * 2009-06-05 2010-03-17 北京迅天宇光电科技有限公司 荧光光纤传感解调系统
CN201680925U (zh) * 2010-05-18 2010-12-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于荧光寿命检测的荧光光纤温度传感器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492121A (en) * 1982-09-30 1985-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Gauge for measuring high transient pressures
DE69932957T2 (de) * 1999-11-11 2007-08-30 Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu Optische untersuchungsvorrichtung
CN101925795A (zh) * 2008-01-28 2010-12-22 维斯塔斯风力系统集团公司 用于检测风轮机部件中应变的方法、光学应变检测系统及其应用
US20090257242A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Mark Wendman Light-emitting devices and related methods
GB2467295A (en) * 2009-01-21 2010-07-28 Vestas Wind Sys As Wind turbine blades having flow indicators which emit light at a predetermined wavelength
GB2477970A (en) * 2010-02-19 2011-08-24 Vestas Wind Sys As Optical electrical fault detection in a wind energy electrical cabinet
US8664585B2 (en) * 2010-11-15 2014-03-04 Siemens Energy, Inc. Sensor apparatus for detecting and monitoring a crack propagating through a structure

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387791A (en) * 1993-06-29 1995-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Impurity-doped optical shock, detonation and damage location sensor
US5965877A (en) * 1995-04-25 1999-10-12 Lockheed Martin Corporation Photoluminescence built-in-test for optical systems
US20040165860A1 (en) * 1998-09-01 2004-08-26 Nec Corporation All optical display with storage and IR-quenchable phosphors
US6710328B1 (en) * 2002-02-27 2004-03-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic composite damage sensor
US7356228B1 (en) * 2007-01-12 2008-04-08 International Business Machines Corporation Fiber optic cable systems and methods incorporating a luminescent compound-containing layer to identify cracks
US20080193732A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Taiwan Textile Research Institute Luminescent fiber and material thereof
US20090262331A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Claus Burchardt Crack detection system
CN101571494A (zh) * 2008-04-21 2009-11-04 西门子公司 裂缝检测系统
WO2009140381A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Research Triangle Institute Porous and non-porous nanostructures and application thereof
CN201425525Y (zh) * 2009-06-05 2010-03-17 北京迅天宇光电科技有限公司 荧光光纤传感解调系统
CN201680925U (zh) * 2010-05-18 2010-12-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于荧光寿命检测的荧光光纤温度传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. T. V. GRANTTAN,ET AL.: "《Optoelectronics,Imaging and Sensing Series》", 31 December 1999, SPRINGER SCIENCE+BUSINESS MEDIA DORDRECHT *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192026A (zh) * 2016-12-20 2019-08-30 维斯塔斯风力系统有限公司 用于修复风轮机叶片的方法和系统
US11118573B2 (en) 2016-12-20 2021-09-14 Vestas Wind Systems A/S Methods and systems for repairing wind turbine blades
CN108343562A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 长沙理工大学 一种风机叶片损伤同步检测装置
CN108425808A (zh) * 2018-03-08 2018-08-21 江苏金风科技有限公司 用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统
CN108425808B (zh) * 2018-03-08 2020-03-17 江苏金风科技有限公司 用于风力发电机组叶片孔隙检测的方法及系统
CN108981924A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 内蒙古农业大学 一种在役大型风力机叶片早期损伤现场检测系统
CN108981924B (zh) * 2018-07-27 2020-06-19 内蒙古农业大学 一种在役大型风力机叶片早期损伤现场检测系统
CN113804150A (zh) * 2021-09-10 2021-12-17 阳江市高新投资开发有限公司 一种基于传感光纤可检测材料内部损伤的风机叶片
CN113804150B (zh) * 2021-09-10 2024-02-20 阳江市高新投资开发有限公司 一种基于传感光纤可检测材料内部损伤的风机叶片

Also Published As

Publication number Publication date
US20140151578A1 (en) 2014-06-05
WO2012110041A1 (en) 2012-08-23
ES2525571T3 (es) 2014-12-26
GB201102640D0 (en) 2011-03-30
EP2676113A1 (en) 2013-12-25
EP2676113B1 (en) 2014-11-05
GB2488123A (en) 2012-08-22
US9255886B2 (en) 2016-02-09
CN103403515B (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103403515A (zh) 用于检测风力涡轮机叶片损伤的系统和方法
US8149394B2 (en) Crack detection system
CN1328504C (zh) 风电设备具有警示灯的转子扇叶
CN103438815B (zh) 一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法
Sage et al. Getting light through black composites: embedded triboluminescent structural damage sensors
CN104482331B (zh) 一种智能rtp管及其制备方法
US7806657B2 (en) Device for detecting damage of a wind energy turbine rotor blade due to a lightning strike
CN103608653A (zh) 包括光学传感器系统的风力涡轮机
EP2798207B1 (en) A wind turbine and a method for determining the presence and/or thickness of an ice layer on a blade body of a wind turbine
Lopez et al. Risk-based maintenance strategy selection for wind turbine composite blades
JP2016142237A (ja) 構造材および風力発電設備、風力発電システム
CN112629700A (zh) 一种管廊电缆漏电检测系统及检测方法
US10190573B2 (en) Blade control apparatus and method for wind power generator, and wind power generator using the same
CN203260156U (zh) 危险源捕捉系统以及柔性被动防护网智能监测系统
CN210317625U (zh) 一种基于光学原理的风电机组叶片凝冻检测装置
CN102622847A (zh) 反射式点型光纤感烟火灾探测器
CN104995522A (zh) 具有光纤风力传感器的风力涡轮机部件
GB2487072A (en) Method of detecting damage to a wind turbine component during transport
CN106091945A (zh) 光纤复合架空地线的分布式弧垂在线监测系统及方法
CN205957914U (zh) 基于分布式光纤光栅的风力发电电机叶片应变的监测系统
CN205982113U (zh) 风力发电机组的裂纹检测装置及风力发电机组
CN203323702U (zh) 基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统
CN105121845A (zh) 涉及风力涡轮机传感器的改进
CN216433292U (zh) 一种基于光纤布拉格光栅的风力发电自检测除冰系统
Sage et al. Implementation of Triboluminescent Damage Sensing in Composite Structures

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160921