[发明专利]一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及方法，装置包括：数据采集装置，设置在风电风机叶片上，采集叶片的X、Y、Z三个方向的加速度值；无线信号接收模块，接收数据采集装置采集的数据，并发送给数据处理模块；数据处理模块，对采集的数据进行处理，判断叶片是否存在裂纹损伤；主控系统，接收叶片损伤判断结果，并发送叶片损伤报警信号；对风电风机叶片进行控制。本发明采用阶比分析，根据风机叶片的转速不同，采用不同的采样频率进行采样，获取到的风机叶片的振动波形进行对比会更加准确，实现了风电风机叶片裂纹损伤的在线监测。

技术领域

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

背景技术

国内风力发电在15年内得到了大跃进式的发展，伴随着风电机组的国产化、大功率化的快速推进，风电机组的设备故障率居高不下，风电倒塔、着火、飞车等严重事故层出不穷，每年国家能源局都要通报一批严重风电事故，据统计2012-2016年风电事故理赔案件数总计1526笔。

叶片是风力发电机组最关键的部件之一，承受离心力、流体动力、振动、温差、介质等的综合作用，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。

现有的叶片裂纹诊断方法，不论是基于声发射技术还是依靠对获取到的振动信号进行频谱分析，只能诊断出叶片是否存在裂纹，而不能具体的检测到裂纹发生的位置，不能有效避免叶片裂纹带来的经济损失，同时也加大了设备维护的难度。

发明内容

针对以上方法存在的不足，本发明提出了一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置及方法，其能够

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测装置，包括：

数据采集装置，设置在风电风机叶片上，采集叶片的X、Y、Z三个方向的加速度值；

无线信号接收模块，接收数据采集装置采集的数据，并发送给数据处理模块；

数据处理模块，对采集的数据进行处理，判断叶片是否存在裂纹损伤；

主控系统，接收叶片损伤判断结果，并发送叶片损伤报警信号；对风电风机叶片进行控制。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述数据采集装置包括三轴加速度传感器、电荷放大模块、A/D转换模块和无线发射模块，所述三轴加速度传感器叶片的X、Y、Z三个方向的加速度值，并经过电荷放大模块、A/D转换模块处理后，通过无线发射模块发送给无线信号接收模块。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述三轴加速度传感器采用MEMS三轴加速度传感器，所述MEMS三轴加速度传感器安装在风电风机叶片内侧，X轴平行于叶片指向叶尖方向，Z轴垂直于叶片安装。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述数据处理模块包括滤波去噪模块、数据库和信号比较模块，滤波去噪模块对采集的叶片数据进行滤波、去噪处理；数据库存储风电风机的叶片数据；信号比较模块对处理后的叶片数据进行进行对比处理，并判断叶片是否存在裂纹损伤。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述数据处理模块还包括转速计算模块，转速计算模块根据叶片Z方向的加速度值计算叶片的转速。

另一方面，本发明实施例提供的一种风电风机叶片裂纹损伤在线监测方法，包括以下步骤：

采集风机叶片X、Y、Z三个方向的加速度值；

对风机叶片的加速度值进行分析处理；