[实用新型]风力发电机叶片智能化监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机叶片监测，尤其是一种风力发电机叶片智能化监测装置。

背景技术

1.5兆瓦风力发电机的塔架高度为60米以上，而叶轮的直径为77米，也就是说叶轮的中心距地面61米高，叶片的最高点98.5米(最低点也在23.5米高)，叶片在这么高的部位运行，一旦出现开裂，被雷电击坏，表面结冰等是我们无法用肉眼及时发现的。小毛病不能被及时发现处理，最终将导致整支叶片断裂。

风轮在额定转速运行下，叶尖的线速度为70米/秒(这相当于一辆时速252公里的超高速行驶的小轿车的速度)，叶片的断裂不能被及时发现，一旦断裂，叶片会与塔架相撞击，将对风机的某些部件造成伤害。整个风轮(三支叶片和轮毂)重30多吨，产生的惯力和撞击力是很大的。

风力发电机的叶片使用寿命为20年，部件是完全暴露在光天化日之下，要经受住风、霜、雨、雷电、高温以及严寒和飓风的考验，叶片的损坏是不可避免的。目前叶片在风机的运行中发生损坏直至停机或者造成严重后果时才被发现，造成的损失是可想而知的。

风机越做越大，叶片随之而加长(45M/2MW、54M/3MW、61M/5MW)，大尺寸叶片柔性大大增加使叶片经常处于大攻角运行，失速现象严重，引发叶片疲劳振动，并降低发电效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风力发电机叶片智能化监测装置，用于解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型的风力发电机叶片智能化监测装置包括：

多个叶片本体，安装在轮毂上；

发电机，经由齿轮箱及主轴连接所述轮毂或者直接连接所述轮毂；

设置在所述多个叶片本体上的多个光纤光栅传感器；

光纤光栅信号分析仪，通过光纤和光纤耦合器连接所述多个光纤光栅传感器；

其中，光纤光栅信号分析仪通过分别测量每个光纤光栅传感器经由光纤传送的光信号幅值变化及频率关系，获得叶片本体震动、动平衡、疲劳、变形、载荷、损坏信息。

其中，所述的光纤光栅传感器通过粘接胶固定在叶片本体的内壁或预埋在叶片本体内。

其中，光纤光栅传感器设置在叶片本体上的位置包括：叶片翼型剖面下表面、叶片前缘、叶片翼型剖面上表面和叶片后缘之一或其组合。

其中，所述叶片本体通过变桨法兰总成安装在轮毂上，主轴的一端与轮毂相连另一端与齿轮箱主轴相连，电滑环的一端与齿轮箱主轴相连另一端与光滑环相连，发电机与齿轮箱相连并分别固定在机座上，机座通过偏航法兰固定在塔筒上。

其中，光纤分为两段，一段穿过主轴、齿轮箱主轴和电滑环的内孔与光滑环的转子端相连，另一段经由光滑环的定子端与光纤光栅信号分析仪相连。

所述光纤光栅信号分析仪的采样频率为0.01Hz至500Hz。

其中，叶片本体通过变浆法兰总成与轮毂相连，轮毂与发电机轴相连，发电机轴安装在发电机上，发电机固定在机座上，电滑环通过螺栓与发电机轴相连，光滑环通过螺栓与电滑环相连，机座通过偏航法兰与塔筒相连，塔筒固定在塔基座上。

其中，所述光纤分为两段，一段穿过发电机轴的内孔和电滑环的内孔与光滑环的转子端相连，另一段经由光滑环的定子端与光纤光栅信号分析仪相连。

本实用新型的风力发电机叶片智能化监测装置还包括设置在发电机或齿轮箱或轴承箱或机座或偏航法兰或塔筒或塔基座上的其他光纤光栅传感器，这些光纤光栅传感器通过光纤与光纤光栅信号分析仪相连，以实现对风力发电机的多部位监测。

本实用新型的特点是：通过光纤光栅传感器采集的信号传输给光纤光栅信号分析仪，光纤光栅信号分析仪将接收到的光信号分析整理、数据处理后传输给工控机，并通过专用软件在显示器上显示叶片的运行状况(如动平衡、超负荷运转等)。将采集到的信号经过进一步分析、计算、判断可获知叶片的健康状况(如叶片的损坏，前后缘开裂，材料老化等)。

显然，上述结构的风力发电机叶片智能化监测装置具有结构简单、可对叶片健康实时在线监测、安全可靠的特点。

本实用新型具有以下技术效果：

1、本实用新型的风力发电机叶片智能化监测装置，其在制造叶片的过程中把光纤光栅传感器埋在叶片本体内或叶片制做好后粘贴在叶片表面，当叶片安装在轮毂上时，把每个光纤光栅传感器通过光纤与光纤光栅信号分析仪相连，每个传感器相当于人体的神经，光纤光栅信号分析仪相当于人体的大脑，根据传感器输出的数据，光纤光栅信号分析仪会自动分析处理，显示叶片健康状况，隐患等。通过有线或无线的方式及时准确的传递给风场控制中心的值机人员，避免叶片带病工作，以减少事故的发生和损失。