CN204099123U - 风力发电机叶片振动监测和保护装置 - Google Patents

风力发电机叶片振动监测和保护装置 Download PDF

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王致杰
苏新霞
朱庆华
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Abstract

一种风力发电机叶片振动监测和保护装置，包括：信号采集模块安装在风力发电机叶片上，采集叶片的振动信号；数据处理模块包括A/D转换器及信息处理器，A/D转换器与信号采集模块连接，将振动信号换成数字信号后送入信息处理器；信息处理器与叶片保护模块相连，将数字信号与预设的振动边界信号比较，当判定数字信号大于振动边界信号时，发出控制信号启动叶片保护模块；叶片保护模块被启动后发出报警信号，并使风力发电机停止工作；无线传输模块与信息处理器及监控终端相连，将数据经无线网络发送到监控终端；监控终端用于接收并显示数据。通过对叶片振动状态进行测量及处理，减少风机的运行故障率，保证风力发电机组运行的安全性和稳定性。

Description

风力发电机叶片振动监测和保护装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电机叶片状态检测领域，尤其涉及一种针对风力发电机叶片振动进行测量及保护的装置。
背景技术
风能是一种可再生能源，风力发电对环境污染小、自动化程度高、易于实现远程控制，可满足人口稀少、电网不易到达地区的用电，因此，风力发电具有重要的经济效益和社会效益。
叶片是风力发电机组的关键部件，叶片在旋转过程中受力的改变，以及风力状况的不稳定，这些都会引起风力发电机的振动。另外，由于叶片长度的增加以及新型复合材料的使用而使叶片变得更加柔性，从而使得对其振动特性的监测变得更加重要。风力发电机叶片的剧烈振动会导致叶片上裂纹的产生，如果没有有效地控制振动，有可能造成整个叶片的断裂失效，从而造成巨大的经济损失。
因此，需要对风力发电机叶片的振动进行监测以及有效控制，以实现风电技术进一步的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种风力发电机叶片振动监测和保护装置，采用低功耗的振动采集、无线传输模式，对叶片振动状态进行测量进而保护叶片。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种风力发电机叶片振动监测和保护装置，包括信号采集模块、数据处理模块、叶片保护模块、无线传输模块以及监控终端；所述信号采集模块安装在风力发电机叶片上，用于采集叶片的振动信号；所述数据处理模块包括A/D转换器以及信息处理器；所述A/D转换器与所述信号采集模块连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器；所述信息处理器与叶片保护模块相连，用于将所述数字信号与预设的振动边界信号进行比较，当判定数字信号大于预设的振动边界信号时，发出控制信号启动叶片保护模块；所述叶片保护模块被启动后发出报警信号，并使风力发电机停止工作；所述无线传输模块分别与信息处理器以及监控终端相连，用于将所述信息处理器获取的数据经无线网络发送到监控终端；所述监控终端用于接收并显示所述无线传输模块传输的数据。
进一步，所述信号采集模块采用振动传感器，每一叶片上沿叶片长度方向依次间隔设置有多个振动传感器，用于采集叶片的振动信号。
所述信息处理器进一步用于将每个叶片上所有振动传感器测量值对应的数字信号进行加权平均，并将加权结果与预设的振动边界信号进行比较。
进一步，所述无线传输模块通过Wi-Fi传输数据。
本实用新型风力发电机叶片振动监测和保护装置的积极效果是：通过对叶片振动状态进行测量及处理，当叶片振动超过设定值时，报警并停机，减少风机的运行故障率，同时提高风机的质量，提高风机标准化、通用化、系列化水平，保证风力发电机组运行的安全性和稳定性。
附图说明
图1是本实用新型风力发电机叶片振动监测和保护装置的架构示意图；
图2是本实用新型振动传感器安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型风力发电机叶片振动监测和保护装置作详细说明。
参见附图1，本实用新型风力发电机叶片振动监测和保护装置包括信号采集模块12、数据处理模块14、叶片保护模块16、无线传输模块18以及监控终端19。
所述信号采集模块12安装在风力发电机的叶片上，用于采集叶片的振动信号。优选的，所述信号采集模块12采用振动传感器121，每一叶片上沿叶片长度方向依次间隔设置有多个振动传感器121，用于采集叶片的振动信号。参见图2，振动传感器安装示意图；在叶片10的叶尖、叶中和叶根三个部位各安装一个振动传感器来采集叶片的振动信息，振动传感器能够灵活地与无线传感网络节点配接，更好的检测叶片10的振动状态。
所述数据处理模块14包括A/D转换器141以及信息处理器142。
所述A/D转换器141与所述信号采集模块12无线连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器142。
所述信息处理器142与所述A/D转换器141以及叶片保护模块16相连，用于将所述数字信号与预设的振动边界信号进行比较，当判定数字信号大于预设的振动边界信号时，发出控制信号启动叶片保护模块16。当所述信号采集模块12包括多个振动传感器时，A/D转换器141将每一振动传感器测量值转换成数字信号，信息处理器142对转换后的振动信号进行处理，取加权平均并将加权结果与预设的振动边界信号进行比较。
当信息处理器142判定叶片振动超出允许范围时，发出控制信号启动叶片保护模块16，叶片保护模块16被启动后发出报警信号，并使风力发电机停止工作，防止叶片损坏。
所述无线传输模块18分别与所述信息处理器142以及监控终端19相连，用于将所述信息处理器142获取的数据经无线网络发送到监控终端19。可选的，所述无线传输模块18通过Wi-Fi连入局域网进行数据传输。
所述监控终端19用于接收并显示所述无线传输模块18传输的数据，以供监控人员实时了解叶片的振动状态。
本实用新型结合风力发电机情况，有针对性地开发保护叶片的振动监测和保护装置，当叶片振动超过设定值时，报警并停机，减少风机的运行故障率，同时提高风机的质量，提高风机标准化、通用化、系列化水平，保证风力发电机组运行的安全性和稳定性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种风力发电机叶片振动监测和保护装置，其特征在于，包括信号采集模块、数据处理模块、叶片保护模块、无线传输模块以及监控终端； 
所述信号采集模块安装在风力发电机叶片上，用于采集叶片的振动信号，其中，所述信号采集模块采用振动传感器，每一叶片上沿叶片长度方向依次间隔设置有多个振动传感器，用于采集叶片的振动信号； 
所述数据处理模块包括A/D转换器以及信息处理器； 
所述A/D转换器与所述信号采集模块连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器； 
所述信息处理器与叶片保护模块相连，用于将所述数字信号与预设的振动边界信号进行比较，当判定数字信号大于预设的振动边界信号时，发出控制信号启动叶片保护模块；
所述叶片保护模块被启动后发出报警信号，并使风力发电机停止工作； 
所述无线传输模块分别与信息处理器以及监控终端相连，用于将所述信息处理器获取的数据经无线网络发送到监控终端；
所述监控终端用于接收并显示所述无线传输模块传输的数据。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片振动监测和保护装置，其特征在于，所述信息处理器进一步用于将每个叶片上所有振动传感器测量值对应的数字信号进行加权平均，并将加权结果与预设的振动边界信号进行比较。
3.根据权利要求1所述的风力发电机叶片振动监测和保护装置，其特征在于，所述无线传输模块通过Wi-Fi传输数据。
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