CN112431724B - 一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，包括：在风电塔筒螺栓端部粘接用于产生超声纵波及超声横波的压电晶片，并将其与分时复用信号控制器连接；通过信号发生器将激励信号加载在当前通道的压电晶片上；通过示波器接收并显示当前通道压电晶片的回波信号；改变信号发生器的激励电压作为信号控制器的切换信号，通过信号控制器侦测激励电压并切换到下一个压电晶片通道，通过示波器采集该通道压电晶片的超声波信号；基于超声波纵波、超声横波在螺栓内的传播信号，获取纵横波的声速变化，根据声速变化得到螺栓的应力状况，用以判断螺栓是否断裂，并得出判断结果。本发明能够解决因为螺栓应力松弛、断裂导致的风机塔筒倒塔问题。

Description

一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法
技术领域
本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法。
背景技术
风力发电机塔筒间靠螺栓装配，但由于螺栓在运行中应力松弛、断裂等原因，导致风机塔筒倒塔，造成巨大的损失。为避免此类事件发生，亟需一种预防方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，使用超声波监测螺栓应力及断裂情况，解决因为螺栓应力松弛、断裂导致的风机塔筒倒塔问题。
本发明提供了一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，包括：
步骤一：在风电塔筒螺栓端部粘接用于产生超声纵波及超声横波的压电晶片，并将多路压电晶片与具有多通道的分时复用信号控制器连接；
步骤二：通过与信号控制器连接的信号发生器将激励信号通过所述信号控制器加载在当前通道的压电晶片上；
步骤三：通过与信号发生器连接的示波器接收并显示当前通道压电晶片的回波信号；
步骤四：改变信号发生器的激励电压作为所述信号控制器的切换信号，通过所述信号控制器侦测压电晶片的激励电压并切换到下一个压电晶片通道；
步骤五：在下一个压电晶片通道传输激励信号，并通过示波器采集该通道压电晶片的超声波信号；
步骤六：基于采集的超声波纵波、超声横波在螺栓内的传播信号，获取纵横波的声速变化，根据声速变化得到螺栓的应力状况，用以判断螺栓是否断裂，并得出判断结果。
进一步地，所述压电晶片采用一个10～20MHz的超声横波晶片及一个10～20MHz的超声纵波晶片，组成一组。
进一步地，所述压电晶片采用一个能分别产生超声纵波及超声横波的压电晶片。
进一步地，所述信号控制器与信号发生器通过一根同轴电缆连接，通过所述同轴电缆为所述信号控制器提供工作电源，以及将信号发生器的激励信号传输到信号控制器上。
进一步地，所述信号发生器为激励频率为10MHz～20MHz，激励波形至少包含正弦波，且完整波形数在1-20范围内可调。
进一步地，所述信号发生器具有功率放大功能，可驱动压电晶片产生超声波，所述驱动电压在200-500V可调。
进一步地，所述信号控制器具备多路信号切换功能，切换控制信号电压幅值在300～400V之间，切换控制信号为正弦波。
借由上述方案，通过基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，通过检测螺栓应力水平及螺栓健康状态，解决了因为螺栓应力松弛、断裂导致的风机塔筒倒塔问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法的流程图；
图2是本发明一应用实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在风电塔筒螺栓端部粘接用于产生超声纵波及超声横波的压电晶片，并将多路压电晶片与具有多通道的分时复用信号控制器连接；
步骤S2：通过与信号控制器连接的信号发生器将激励信号通过所述信号控制器加载在当前通道的压电晶片上；
步骤S3：通过与信号发生器连接的示波器接收并显示(存储)当前通道压电晶片的回波信号；
步骤S4：改变信号发生器的激励电压作为所述信号控制器的切换信号，通过所述信号控制器侦测压电晶片的激励电压并切换到下一个压电晶片通道；
步骤S5：在下一个压电晶片通道传输激励信号，并通过示波器采集该通道压电晶片的超声波信号；
步骤S6：基于采集的超声波纵波、超声横波在螺栓内的传播信号，获取纵横波的声速变化，根据声速变化得到螺栓的应力状况，用以判断螺栓是否断裂，并得出判断结果。
该基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，通过检测螺栓应力水平及螺栓健康状态，解决了因为螺栓应力松弛、断裂导致的风机塔筒倒塔问题。
在本实施例中，压电晶片采用一个10～20MHz的超声横波晶片及一个10～20MHz的超声纵波晶片，组成一组。
在本实施例中，压电晶片采用一个能分别产生超声纵波及超声横波的压电晶片。
在本实施例中，信号控制器与信号发生器通过一根同轴电缆连接，通过所述同轴电缆为所述信号控制器提供工作电源，以及将信号发生器的激励信号传输到信号控制器上。
在本实施例中，信号发生器为激励频率为10MHz～20MHz，激励波形至少包含正弦波，且完整波形数在1-20范围内可调。
在本实施例中，所述信号发生器具有功率放大功能，可驱动压电晶片产生超声波，所述驱动电压在200-500V可调。
在本实施例中，信号控制器具备多路信号切换功能，切换控制信号电压幅值在300～400V之间，切换控制信号为正弦波。
参图2所示，将压电晶片传感器粘接在塔筒螺栓上，粘接的压电晶片可产生高频超声波，长度100mm以内的螺栓可采用20MHz的压电晶片，100～150mm的螺栓可采用15MHz的压电晶片，150mm以上的塔筒螺栓可采用10MHz压电晶片。使用带功率放大器功能的信号发生器激励压电晶片产生超声纵波及超声横波，并使用示波器类设备显示、存储纵、横波波形。螺栓在安装前采集一次纵横波波形。正常安装后服役过程中采集一次纵横波波形。通过前后两次采集的纵横波，对比纵横波的声速变化，可获取螺栓的应力状况。由于使用的压电晶片较多，使用了分时复用的多通道信号控制器。该控制器可接出多组压电晶片。信号发生器端的输出信号包含直流低压信号和压电晶片的高频激励信号，通过一根同轴电缆接入控制器。控制器侧有无源解调器，解调出的直流低电压给控制器供电。装设的有源解调器解调出高频激励信号加载在压电晶片上产生超声波，压电晶片同时接收超声波，并通过控制器及连接电缆传到示波器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，包括：
步骤一：在风电塔筒螺栓端部粘接用于产生超声纵波及超声横波的压电晶片，并将多路压电晶片与具有多通道的分时复用信号控制器连接；
步骤二：通过与信号控制器连接的信号发生器将激励信号通过所述信号控制器加载在当前通道的压电晶片上；
步骤三：通过与信号发生器连接的示波器接收并显示当前通道压电晶片的回波信号；
步骤四：改变信号发生器的激励电压作为所述信号控制器的切换信号，通过所述信号控制器侦测压电晶片的激励电压并切换到下一个压电晶片通道；
步骤五：在下一个压电晶片通道传输激励信号，并通过示波器采集该通道压电晶片的超声波信号；
步骤六：基于采集的超声波纵波、超声横波在螺栓内的传播信号，获取纵横波的声速变化，根据声速变化得到螺栓的应力状况，用以判断螺栓是否断裂，并得出判断结果；螺栓在安装前采集一次纵横波波形，正常安装后服役过程中采集一次纵横波波形，通过前后两次采集的纵横波，对比纵横波的声速变化，获取螺栓的应力状况；
其中，所述信号控制器与信号发生器通过一根同轴电缆连接，通过所述同轴电缆为所述信号控制器提供工作电源，以及将信号发生器的激励信号传输到信号控制器上；信号发生器端的输出信号包含直流低压信号和压电晶片的高频激励信号，通过一根同轴电缆接入控制器。
2.根据权利要求1所述的基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，所述压电晶片采用一个10～20MHz的超声横波晶片及一个10～20MHz的超声纵波晶片，组成一组。
3.根据权利要求1所述的基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，所述压电晶片采用一个能分别产生超声纵波及超声横波的压电晶片。
4.根据权利要求1所述的基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，所述信号发生器为激励频率为10MHz～20MHz，激励波形至少包含正弦波，且完整波形数在1-20范围内可调。
5.根据权利要求4所述的基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，所述信号发生器具有功率放大功能，可驱动压电晶片产生超声波，所述驱动电压在200-500V可调。
6.根据权利要求1所述的基于分时复用控制器的预防风电塔筒倒塔的方法，其特征在于，所述信号控制器具备多路信号切换功能，切换控制信号电压幅值在300～400V之间，切换控制信号为正弦波。
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