[发明专利]一种监测风力发电设备的叶片形变的系统

说明书

技术领域

本发明涉及叶片状态监测领域，尤其涉及一种监测风力发电设备的叶片形变的系统。

背景技术

风力发电作为一种重要的可再生新能源，受到广泛关注。而风力发电设备的叶片作为风力发电机组中捕获风能的关键部位，其健康状况直接影响到整个风电系统的运行。叶片的结构和受力相当复杂，由于叶片的工作环境十分恶劣，春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘等随时都有可能对风机叶片产生损伤，因此叶片成为风力发电设备中最容易出现事故的位置。据统计，叶片损伤产生的事故约占风机总事故的三分之一。常见风机叶片在遭受损伤之后会出现裂纹、分层、空隙和脱粘等典型的疲劳缺陷，这些损伤随着叶片的运行而不断积累最终会导致叶片断裂。在叶片产生疲劳缺陷到断裂的过程中，叶片在运行时各部分会发生不同程度应变或形变。通常叶片发生损伤事故时必须停机维修，同时一旦叶片折断，则很有可能损坏塔筒，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。因此，若能有效监测叶片的健康状况，必能有效的减少风机叶片造成的停机故障，避免产生巨额经济损失。

目前，风力发电设备的叶片应变常见的监测手段有应变片应力监测法和光纤光栅监测法等。这些监测方法都有着其适用的缺陷类型与优缺点，其技术要求比较苛刻，监测过程受运行环境、天气状况以及其他因素的影响，而且通常需要借助复杂的检测仪器设备和专业的分析人员的介入才能做结果判定，极大的增加了监测成本和普及的困难程度。

因此需要一种新型的监测风力发电设备的叶片形变的方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种新的监测风力发电设备的叶片形变的方案，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种监测风力发电设备的叶片形变的系统，包括至少一条拉线、至少一个测量装置、信号采集装置以及信号处理装置，其中至少一条拉线沿叶片内表面轴向铺设，每条拉线的一端固定于叶片内表面近叶梢位置，另一端与至少一个测量装置中的一个通过弹性元件连接，拉线随叶片的形变带动弹性元件发生拉伸运动；至少一个测量装置均固定于叶片内表面近轮毂位置，适于根据其连接的一条拉线带动弹性元件发生的拉伸运动输出测量信号；信号采集装置分别与至少一个测量装置和信号处理装置连接，适于采集并传输至少一个测量装置输出的至少一个测量信号至信号处理装置；信号处理装置适于根据至少一个测量信号计算叶片的形变量。

可选地，在根据本发明的系统中，其中信号处理装置还适于判断叶片的形变量是否超过阈值，若是，则发出警报。

可选地，在根据本发明的系统中，还包括适于将拉线固定于叶片内表面的一个或多个固定装置。

可选地，在根据本发明的系统中，其中固定装置包括与至少一条拉线位置对应的至少一个通孔或开槽，至少一条拉线分别穿过对应的通孔或开槽。

可选地，在根据本发明的系统中，其中每条拉线的间距相等。

可选地，在根据本发明的系统中，其中拉线质量轻、强度高以及伸缩量小。

可选地，在根据本发明的系统中，其中各条拉线的长度相等。

可选地，在根据本发明的系统中，其中各条拉线的长度不相等。

可选地，在根据本发明的系统中，其中信号处理装置适于根据至少一个测量信号计算叶片不同段的形变量。

可选地，在根据本发明的系统中，其中测量装置为拉力传感器，测量信号指示拉线带动弹性元件拉伸产生的拉力。

可选地，在根据本发明的系统中，其中测量装置为位移传感器，测量信号指示拉线带动弹性元件拉伸产生的位移。

可选地，在根据本发明的系统中，其中测量装置为拉线式位移传感器，所述拉线为拉线式位移传感器的拉线。

根据本发明的监测风力发电设备的叶片形变的方案，通过沿叶片内表面轴向铺设的拉线，并通过拉线随叶片形变带动弹性元件的拉伸获取叶片的形变量，因而可以快速有效且实时地反映叶片各部分的损伤状况，同时极大地降低了监测的成本。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一个示例性实施例的监测风力发电设备的叶片形变的系统100的结构示意图；