CN117869225A - 一种风力发电机组叶片扫塔预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，所述数据采集单元的输出端与数据处理单元的输入端连接，本发明涉及叶片扫塔预警技术领域。该风力发电机组叶片扫塔预警系统，通过叶片健康监测单元、塔筒变形监测单元以及气象条件监测单元的配合，不仅能实时了解叶片状态变化，还能检测塔筒的结构健康状态，及时发现塔筒变形和倾斜状态，同时分析环境对风力发电机组的影响，综合监测多种因素对叶片与塔筒之间的影响，提高监测的全面性和准确性，通过叶片状态分析模块、塔筒健康分析模块、气象条件分析模块以及故障诊断模块的配合，可以对处理后的数据全面分析，具有综合分析功能，诊断存在的故障，精准预测潜在的扫塔风险。
Description
技术领域
本发明涉及叶片扫塔预警技术领域，具体为一种风力发电机组叶片扫塔预警系统。
背景技术
风力发电机是一种将风能转化为电能的设备，主要包括机舱、发电机、叶轮和塔架四部分，塔架中的塔筒作为风力发电机组关键的部件，不仅为风力发电机组发电量输出提供关键通道，同时也为风力发电机组的安全运行提供有力支撑，叶片是整个风力发电机组吸收风能的主要部件，是风力发电机组的最重要的前端输入，在极端恶劣的风况下，叶片扭曲可能会导致叶尖与塔筒相碰撞，出现扫塔现象，因此需要利用叶片扫塔预警系统，监测叶片的扭曲状态，及时发出预警信号，使操作人员能够采取相应的措施，来避免叶片与塔筒发生碰撞，保护设备的安全性。
现有的风力发电机组的叶片扫塔预警系统，主要关注叶片的状态，忽视了其他因素对叶片与塔筒之间的影响，监测的全面性和准确性不高，并且缺乏综合分析功能，难以精准预测潜在的扫塔风险，因此，有必要提供一种风力发电机组的叶片扫塔预警系统解决上述技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，解决了主要关注叶片的状态，忽视了其他因素对叶片与塔筒之间的影响，监测的全面性和准确性不高，并且缺乏综合分析功能，难以精准预测潜在扫塔风险的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，包括：
叶片健康监测单元，设置在叶片上，用于监测叶片的健康状况；
塔筒变形监测单元，设置在塔筒上，用于检测塔筒的结构健康状态；
气象条件监测单元，用于分析环境影响；
数据处理单元，用于对采集到的数据进行整合、清理和校准；
综合分析单元，用于对处理后的数据进行全面的系统分析；
警报单元，用于在检测到异常或故障时触发警报；
远程监控与维护单元，用于运维人员远程监视风力发电机组状态，并基于分析结果生成维护计划；
所述叶片健康监测单元、塔筒变形监测单元以及气象条件监测单元的输出端均与数据采集单元的输入端连接，所述数据采集单元的输出端与数据处理单元的输入端连接，所述数据处理单元的输出端与综合分析单元的输入端连接，所述综合分析单元的输出端与警报单元的输入端连接，所述警报单元的输出端与反馈单元的输入端连接，所述反馈单元的输出端与通信单元的输入端连接，所述通信单元分别与综合分析单元和远程监控与维护单元实现双向连接。
优选的，所述叶片健康监测单元包括振动传感器、温度传感器、加速度计以及模式识别模块，所述振动传感器、温度传感器以及加速度计的输出端均与模式识别模块的输入端连接。
优选的，所述塔筒变形监测单元包括应变计、倾斜传感器以及结构健康评估模块，所述应变计和倾斜传感器的输出端均与结构健康评估模块的输入端连接。
优选的，所述气象条件监测单元包括温度传感器、湿度传感器以及气象条件评估模块。
优选的，所述温度传感器和湿度传感器的输出端均与气象条件评估模块的输入端连接。
优选的，所述综合分析单元包括叶片状态分析模块、塔筒健康分析模块、气象条件分析模块以及故障诊断模块。
优选的，所述叶片状态分析模块、塔筒健康分析模块以及气象条件分析模块的输出端均与故障诊断模块的输入端连接。
优选的，所述远程监控与维护单元包括远程监控模块和维护计划生成模块。
有益效果
本发明提供了一种风力发电机组叶片扫塔预警系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该风力发电机组叶片扫塔预警系统，通过叶片健康监测单元、塔筒变形监测单元以及气象条件监测单元之间的相互配合，不仅能实时了解叶片的状态变化，还能检测塔筒的结构健康状态，及时发现塔筒的变形和倾斜状态，同时分析环境对风力发电机组的影响，综合监测多种因素对叶片与塔筒之间的影响，提高了监测的全面性和准确性。
(2)、该风力发电机组叶片扫塔预警系统，通过叶片状态分析模块、塔筒健康分析模块、气象条件分析模块以及故障诊断模块之间的相互配合，可以对处理后的数据进行全面分析，具有综合分析功能，诊断存在的故障，精准预测潜在的扫塔风险。
(3)、该风力发电机组叶片扫塔预警系统，通过通信单元和远程监控与维护单元的相互配合，可以使运维人员远程监视风力发电机组的状态，并基于综合分析的结果生成维护计划，提高维护效率和响应时间。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明叶片健康监测单元的原理框图；
图3为本发明塔筒变形监测单元的原理框图；
图4为本发明气象条件监测单元的原理框图；
图5为本发明综合分析单元的原理框图；
图6为本发明远程监控与维护单元的原理框图。
图中：1、叶片健康监测单元；11、振动传感器；12、温度传感器；13、加速度计；14、模式识别模块；2、塔筒变形监测单元；21、应变计；22、倾斜传感器；23、结构健康评估模块；3、气象条件监测单元；31、温度传感器；32、湿度传感器；33、气象条件评估模块；4、数据采集单元；5、数据处理单元；6、综合分析单元；61、叶片状态分析模块；62、塔筒健康分析模块；63、气象条件分析模块；64、故障诊断模块；7、警报单元；8、通信单元；9、远程监控与维护单元；91、远程监控模块；92、维护计划生成模块；10、反馈单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供两种技术方案：
如图1示出了第一种实施方式：一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，包括：
叶片健康监测单元1，设置在叶片上，用于监测叶片的健康状况；
塔筒变形监测单元2，设置在塔筒上，用于检测塔筒的结构健康状态；
气象条件监测单元3，用于分析环境影响；
数据处理单元5，用于对采集到的数据进行整合、清理和校准；
综合分析单元6，用于对处理后的数据进行全面的系统分析；
警报单元7，用于在检测到异常或故障时触发警报；
远程监控与维护单元9，用于运维人员远程监视风力发电机组状态，并基于分析结果生成维护计划；
叶片健康监测单元1、塔筒变形监测单元2以及气象条件监测单元3的输出端均与数据采集单元4的输入端连接，数据采集单元4的输出端与数据处理单元5的输入端连接，数据处理单元5的输出端与综合分析单元6的输入端连接，综合分析单元6的输出端与警报单元7的输入端连接，警报单元7的输出端与反馈单元10的输入端连接，反馈单元10的输出端与通信单元8的输入端连接，通信单元8分别与综合分析单元6和远程监控与维护单元9实现双向连接。
通过叶片健康监测单元1、塔筒变形监测单元2以及气象条件监测单元3之间的相互配合，不仅能实时了解叶片的状态变化，还能检测塔筒的结构健康状态，及时发现塔筒的变形和倾斜状态，同时分析环境对风力发电机组的影响，综合监测多种因素对叶片与塔筒之间的影响，提高了监测的全面性和准确性。
如图2-图6示出了第二种实施方式，与第一种实施方式的主要区别在于：一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，叶片健康监测单元1包括振动传感器11、温度传感器12、加速度计13以及模式识别模块14，振动传感器11、温度传感器12以及加速度计13的输出端均与模式识别模块14的输入端连接，塔筒变形监测单元2包括应变计21、倾斜传感器22以及结构健康评估模块23，应变计21和倾斜传感器22的输出端均与结构健康评估模块23的输入端连接，气象条件监测单元3包括温度传感器31、湿度传感器32以及气象条件评估模块33，温度传感器31和湿度传感器32的输出端均与气象条件评估模块33的输入端连接，综合分析单元6包括叶片状态分析模块61、塔筒健康分析模块62、气象条件分析模块63以及故障诊断模块64，叶片状态分析模块61、塔筒健康分析模块62以及气象条件分析模块63的输出端均与故障诊断模块64的输入端连接，远程监控与维护单元9包括远程监控模块91和维护计划生成模块92。
通过叶片状态分析模块61、塔筒健康分析模块62、气象条件分析模块63以及故障诊断模块64之间的相互配合，可以对处理后的数据进行全面分析，具有综合分析功能，诊断存在的故障，精准预测潜在的扫塔风险，通过通信单元8和远程监控与维护单元9的相互配合，可以使运维人员远程监视风力发电机组的状态，并基于综合分析的结果生成维护计划，提高维护效率和响应时间。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
使用时，振动传感器11、温度传感器12以及加速度计13分别将监测到的叶片振动、温度以及加速度数据传递给数据采集单元4，应变计21和倾斜传感器22分别将监测到的塔筒变形、倾斜数据传递给数据采集单元4，温度传感器31和湿度传感器32分别将监测到的周围温度、湿度数据传递给数据采集单元4，数据采集单元4再将采集到的数据传送给数据处理单元5，数据处理单元5负责对数据进行整合、清理和校准，之后综合分析单元6对处理后的数据进行全面的系统分析，过程中叶片状态分析模块61对叶片的状态进行分析，塔筒健康分析模块62对塔筒的状态进行分析，气象条件分析模块63对周围环境进行分析，故障诊断模块64基于分析的结果进行故障诊断，诊断到异常或故障时，警报单元7发送警报，实现预警的目的，远程监控与维护单元9通过通信单元8实时获取风力发电机组状态，并基于分析结果生成维护计划，使运维人员及时采取行动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于，包括：
叶片健康监测单元(1)，设置在叶片上，用于监测叶片的健康状况；
塔筒变形监测单元(2)，设置在塔筒上，用于检测塔筒的结构健康状态；
气象条件监测单元(3)，用于分析环境影响；
数据处理单元(5)，用于对采集到的数据进行整合、清理和校准；
综合分析单元(6)，用于对处理后的数据进行全面的系统分析；
警报单元(7)，用于在检测到异常或故障时触发警报；
远程监控与维护单元(9)，用于运维人员远程监视风力发电机组状态，并基于分析结果生成维护计划；
所述叶片健康监测单元(1)、塔筒变形监测单元(2)以及气象条件监测单元(3)的输出端均与数据采集单元(4)的输入端连接，所述数据采集单元(4)的输出端与数据处理单元(5)的输入端连接，所述数据处理单元(5)的输出端与综合分析单元(6)的输入端连接，所述综合分析单元(6)的输出端与警报单元(7)的输入端连接，所述警报单元(7)的输出端与反馈单元(10)的输入端连接，所述反馈单元(10)的输出端与通信单元(8)的输入端连接，所述通信单元(8)分别与综合分析单元(6)和远程监控与维护单元(9)实现双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述叶片健康监测单元(1)包括振动传感器(11)、温度传感器(12)、加速度计(13)以及模式识别模块(14)，所述振动传感器(11)、温度传感器(12)以及加速度计(13)的输出端均与模式识别模块(14)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述塔筒变形监测单元(2)包括应变计(21)、倾斜传感器(22)以及结构健康评估模块(23)，所述应变计(21)和倾斜传感器(22)的输出端均与结构健康评估模块(23)的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述气象条件监测单元(3)包括温度传感器(31)、湿度传感器(32)以及气象条件评估模块(33)。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述温度传感器(31)和湿度传感器(32)的输出端均与气象条件评估模块(33)的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述综合分析单元(6)包括叶片状态分析模块(61)、塔筒健康分析模块(62)、气象条件分析模块(63)以及故障诊断模块(64)。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述叶片状态分析模块(61)、塔筒健康分析模块(62)以及气象条件分析模块(63)的输出端均与故障诊断模块(64)的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片扫塔预警系统，其特征在于：所述远程监控与维护单元(9)包括远程监控模块(91)和维护计划生成模块(92)。
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