CN104730081A - 一种用于风电桨叶的故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风电桨叶的故障检测系统，包括无人机，以及设置于无人机上的视频采集装置和第一信号发射接收装置，无人机通过第一信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互，中心服务器设有依次连接的第二信号发射接收装置、数据采集装置、图像故障信号识别装置；还包括风电机组，以及设置于风电机组上的相互连接的第三信号发射接收装置和第二风速仪，风电机组通过第三信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互。本发明的优越效果是：采用无人机安装视频采集装置实时监控并掌握风电桨叶在各种条件下的桨叶状态，有针对性的检查和维护，减少了检修人员的工作量，同时保证了风电场在盛风情况下稳定运行，提高了经济效益。

Description

一种用于风电桨叶的故障检测系统

技术领域

本发明涉及风电设备检测技术领域，具体涉及一种用于风电桨叶的故障检测系统。

背景技术

风机桨叶是整个风力发电机系统最为关键的零部件之一，是将风能转化为驱动发电机旋转动能的关键。大型风机桨叶的旋转直径已达到120m，风力发电站大多建在风量大、海拔高、环境恶劣的地区，桨叶时刻被空气中的介质所侵蚀，风机桨叶的故障率占风电机组的三分之一。对于桨叶异常的发现若不及时会产生故障生长，即损伤扩展；主要故障类型有裂纹、鼓包、点蚀、砂眼、磨损等。

目前,对于桨叶的检测维护主要有两种方式:一是不做任何日常维护，事后维修。该运行方式普遍应用于国内风电场，由于没有配备专业的检查、维修人员，以及缺少设备和手段，在桨叶出现明显故障时方能引起工作人员注意，进行相应的维修、补救措施。这种方式致使许多叶片处在带病工作状态，随着运行时间的增加，问题积累逐渐增多，由于桨叶的故障导致风机一年内多次停机。风电场的事故大多在盛风发电期，严重事故需要停止发电，给风电场带来了巨大的经济损失。二是定期维护。风电场与专门从事维修的公司签定维修合同，维修公司按照合同要求定期、不定期的对风场叶片进行检查，记录并报告叶片的状态，作出评价，制定维修方案。安排在风较小的季节对风机进行定期检查，维护维修人员使用吊篮或空中维修平台进行检查、维护、维修。这种检测方法同样存在弊端：(1)定期维修的成本较高且部分维修是介入式的，会对设备本身的工作状态产生不利影响；(2)虽然在实际工作中增加了特巡情况，如大风前后特巡、雷击后特巡等工作，以弥补周期性检查的空白期，但这些特巡也主要是根据气候条件开展，而不是根据风机的实际运行状况进行的连续实时监测，风机设备仍有可能在设备检修间隔期发生故障。同时上述两种维修方式中的人工巡检一般使用照相机加望远镜的方式进行图像采集，巡检人员在风机下方，等待风机停止时，仰视拍摄和观察，捕捉难度大，且不全面。

公开号为CN103969331A的中国专利公开了一种风力发电机叶片检测装置，包括：声发射检测装置以及数据分析装置；其中，所述声发射检测装置包括：声发射源、声发射传感器、信号调理电路、数字编码电路和WiFi发射器；而且所述数据分析装置包括WiFi接收器、声发射信号采集卡信号采集处理系统和显示系统；所述声发射源用于向待检测风力发电机叶片发射弹性波；所述声发射传感器用于检测所述弹性波所引起的待检测风力发电机叶片的机械振动，并且产生表示所述机械振动的电信号，而且将所述电信号传递给所述信号调理电路；所述信号调理电路用于对所述电信号进行数字信号处理，并且将经数字信号处理之后的电信号传递给所述数字编码电路；所述数字编码电路用于对经数字信号处理之后的电信号进行编码以得到编码数据，并且将所述编码数据传递给所述WiFi发射器；所述WiFi发射器用于通过WiFi连接将所述编码数据传递给所述数据分析装置的所述WiFi接收器；所述WiFi接收器用于接收所述编码数据并将所述编码数据传递给所述声发射信号采集卡信号采集处理系统；所述声发射信号采集卡信号采集处理系统用于从所述编码数据中提取出表示所述弹性波所引起的检测待检测风力发电机叶片的机械振动的信息；所述显示系统用于显示所述信息。该风力发电机叶片检测装置制造成本高，后期维护难度大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于风电桨叶的故障检测系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于风电桨叶的故障检测系统，包括无人机，以及设置于无人机上的相互连接的视频采集装置和第一信号发射接收装置，所述无人机通过第一信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互，所述中心服务器设有依次连接的第二信号发射接收装置、数据采集装置、图像故障信号识别装置；所述故障检测系统还包括风电机组，以及设置于风电机组上的相互连接的第三信号发射接收装置和第二风速仪，所述风电机组通过第三信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互。

所述的技术方案优选为，所述图像故障信号识别装置与报警装置连接。

所述的技术方案优选为，所述视频采集装置设置于无人机的后端。

所述的技术方案优选为，所述视频采集装置为摄像机。

所述的技术方案优选为，所述无人机至少设有两个搭载平台，其中的一个搭载平台用于设置第一风速仪，所述第一风速仪与第一信号发射接收装置连接。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：通过采用无人机安装视频采集装置能实时监控并能随时掌握风电桨叶在各种恶劣气候条件下的桨叶状态，有针对性的进行检查和维护，减少了检修人员的工作量，同时保证了风电场在盛风情况下稳定的运行，提高了经济效益。所述用于风电桨叶的故障检测系统对于传统风电桨叶检修方式而言，减少了介入式设备对风机的干扰，同时也降低了维修成本，缩小了停机检修的时间，延长了风机的运行时间。

附图说明

图1为本发明一种用于风电桨叶的故障检测系统的工作状态示意图。

附图标识如下：

1-无人机、11-视频采集装置、12-第一信号发射接收装置、13-搭载平台、14-第一风速仪、2-中心服务器、21-第二信号发射接收装置、22-数据采集装置、23-图像故障识别装置、24-报警装置、3-风电机组、31-立柱、32-机舱组件、321-第三信号发射接收装置、322-第二风速仪、33-浆叶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如附图1所示，本发明所述一种用于风电桨叶的故障检测系统，包括无人机1，以及设置于无人机1上的相互连接的视频采集装置11和第一信号发射接收装置12，所述无人机1通过第一信号发射接收装置12与中心服务器2进行数据交互。所述中心服务器2设有依次连接的第二信号发射接收装置21、数据采集装置22、图像故障信号识别装置23；所述故障检测系统还包括风电机组3，以及设置于风电机组3上的相互连接的第三信号发射接收装置321和第二风速仪322，所述风电机组3通过第三信号发射接收装置321与中心服务器2进行数据交互。

所述图像故障信号识别装置23与报警装置24连接。所述视频采集装置11采用摄像机，且所述视频采集装置11设置于无人机1的后端。所述无人机1设有两个搭载平台13，其中的一个搭载平台13设有第一风速仪14，所述第一风速仪14与第一信号发射接收装置12连接。所述第一风速仪14能测定无人机1所在环境的风速；所述第二风速仪322能测定风电机组1的桨叶33的转速、桨距角、偏航角信息。

如图1所示，所述风电机组3包括立柱31及设置于立柱31上端的机舱组件32，机舱组件32一侧设有桨叶33，机舱组件32的上端设有相互连接的第三信号发射接收装置321和第二风速仪322。

本发明通过无人机1在风电机组3的上方通过视频采集装置11不间断的录像，拍摄桨叶33运行过程中的视频信息，所述视频采集装置11将拍摄到的视频信息通过第一信号发射接收装置12传输至中心服务器2；所述中心服务器2的第二数据发射接收装置21接收到上述视频信息后将其传输至数据采集装置22，数据采集装置22将视频信息转化为一帧一帧的图片信息，所述数据采集装置22同时将转化后的图片信息通过光纤通道传送至图像故障信号识别装置23，所述图像故障信号识别装置23对图片进行灰度处理、骨架提取、边缘检测处理，并判断是否存在雷击、裂纹和鼓包故障。

另外，本发明所述故障检测系统能对设定的区域进行重点拍摄、信号传送及报警，如经过所述图像故障信号识别装置23检测，确定风电机组3的桨叶33存在上述任一故障，通过报警装置24报警，以方便操作人员作出相应的对策，从而决定继续运行所述风电机组或停用以及维修更换。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (5)

1.一种用于风电桨叶的故障检测系统，其特征在于，包括无人机，以及设置于无人机上的相互连接的视频采集装置和第一信号发射接收装置，所述无人机通过第一信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互，所述中心服务器设有依次连接的第二信号发射接收装置、数据采集装置、图像故障信号识别装置；所述故障检测系统还包括风电机组，以及设置于风电机组上的相互连接的第三信号发射接收装置和第二风速仪，所述风电机组通过第三信号发射接收装置与中心服务器进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种用于风电桨叶的故障检测系统，其特征在于，所述图像故障信号识别装置与报警装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于风电桨叶的故障检测系统，其特征在于，所述视频采集装置设置于无人机的后端。

4.根据权利要求1所述的一种用于风电桨叶的故障检测系统，其特征在于，所述无人机至少设有两个搭载平台，其中的一个搭载平台用于设置第一风速仪，所述第一风速仪与第一信号发射接收装置连接。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于风电桨叶的故障检测系统，其特征在于，所述视频采集装置为摄像机。