[发明专利]一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及监测方法

说明书

一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置，包括：压电薄膜传感器模块，设置在风电风机叶片上，并与电荷放大模块、A/D转换模块和无线发射模块电连接；无线信号接收模块，接收来自压电薄膜传感器模块所采集，并经由无线发射模块输出之信号；数据处理模块，对无线信号接收模块所接收之信号进行处理，以在线监测风电风机叶片之裂纹损伤与否；主控系统通讯模块，与数据处理模块电连接，并对风电风机叶片之运行进行控制。本发明采用固有振动频率段进行损伤判断，降低了环境变化和风机自身各部件振动的影响，提高了监测准确性，并更具适应性，能够快速准确的进行风电风机叶片之裂纹损伤的在线实时监测。

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，尤其涉及一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及监测方法。

背景技术

风电是世界上增长最快的能源，每年的装机容量增长速度超过30％。2005年2月，旨在限制发达国家温室气体排放，以抑制全球变暖的《京都协定书》生效，这为风电行业的发展带来了十分积极的影响。欧洲风能协会和全球风能协会发布的数据显示，2009年全球风能发电装机容量达到37500兆瓦，相当于23台EPR核电机组的发电总量。

风力发电是一种新兴产业，尽管当前与常规火电相比存在产业规模小，一次性投资大等不利因素，但风力发电对改善环境，减少污染物排放，优化资源配置，优化电力结构等有着不可估量的作用。从长远利益看，风力发电是保证可持续发展的战略举措。

风力发电作为当今世界重点发展的一个新兴产业，叶片是风力发电机组最关键的部件之一，它的安全运行直接关系到整个风力发电机组的安全。一般风力发电机组在运行两到三年后叶片表面就会出现裂纹。风力发电机组的每次自振、停车都会使裂纹加深加长，裂纹在扩张的同时空气中的污垢、风沙也会乘虚而入，使得裂纹加深加宽。裂纹的扩展可导致叶片断裂，严重威胁叶片的安全。因此，叶片裂纹情况的监测是非常重要的。然而，常规的叶片裂纹监测方法对监测条件要求十分苛刻，需要逐点扫描，工作量繁重，降低了监测效率。

寻求一种可灵敏接收到叶片裂纹损伤在活动过程中的振动信号，并经过对信号的分析处理，可以获得损伤部位的动态信息之监测装置和方法已成为本领域亟待解决的技术问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及监测方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的风电风机叶片裂纹情况之监测方法对监测条件要求十分苛刻，需要逐点扫描，工作量繁重，降低了监测效率等缺陷提供一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置。

本发明之第二目的是针对现有技术中，传统的风电风机叶片裂纹情况之监测方法对监测条件要求十分苛刻，需要逐点扫描，工作量繁重，降低了监测效率等缺陷提供一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测方法。

为实现本发明之第一目的，本发明提供一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置，所述风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置，包括：压电薄膜传感器模块，设置在风电风机叶片上，并与电荷放大模块、A/D转换模块和无线发射模块电连接；无线信号接收模块，接收来自所述压电薄膜传感器模块所采集，并经由所述无线发射模块输出之信号；数据处理模块，进一步包括滤波去噪模块、固有频率段提取模块、固有频率数据库、固有频率更新模块、信号比较模块，并对所述无线信号接收模块所接收之信号进行处理，以在线监测所述风电风机叶片之裂纹损伤与否；主控系统通讯模块，与所述数据处理模块电连接，并对所述风电风机叶片之运行进行控制。

可选地，所述压电薄膜传感器模块为贴片式，且所述压电薄膜传感器模块通过贴片方式呈对称的设置在所述风电风机叶片之应力敏感点处。

可选地，根据所述风电风机叶片出厂时载荷的计算，获得所述风电风机叶片之振动模态特征，然后将所述压电薄膜传感器模块通过贴片方式呈对称设置在所述应力敏感点处。