[发明专利]基于DAS的风力发电机桨叶结构状态监测方法

说明书

本发明公开了一种基于DAS的风力发电机桨叶结构状态监测方法，以风力发电机一侧的桨叶外侧板作为光纤铺设的起始端，按S型迂回的方式，将传感光纤按照依次经过桨叶外侧板、中部支撑板、中部支撑板至桨叶外侧板的布设顺序进行布设，在传感光纤的进出光口处和光纤连接处形成一个光纤环，在桨叶的光纤布设区域涂覆环氧树脂胶，在涂覆了环氧树脂胶的区域粘贴一层玻璃钢纤维胶带，将DAS解调主机安装在桨叶叶身靠近密封门的内圆柱面上，通过桨叶密封门上的孔洞连接传感光纤，当桨叶结构出现损伤或即将出现损伤时，布设在桨叶处的传感光纤将携带有异常位置处振动信息的传感信号传递到DAS解调主机中，使DAS解调主机对桨叶的异常位置进行监测。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于DAS的风力发电机桨叶结构状态监测方法。

背景技术

风力发电机是一种将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力装置，承担着风力发电的重任。由于风力发电机依靠可再生的风能进行发电，因此其具有清洁环保的优点。此外，其基建时间短暂，在陆地以及海上均可建设，并且装机规模灵活，运行成本低。因此，风力发电机的建设受到了国家的大力支持。

但是风力发电机常处于气候多变、复杂的环境中，由于风力状况的不稳定引起风力发电机的振动。在长期的运作当中，其部件极易出现材料老化、结构疲劳损伤的问题。风机桨叶，作为风力发电机的核心部件之一，约占风力发电机总成本的15％-20％，它的结构好坏将直接关系到风机的性能以及效益。但是在桨叶旋转工作的过程中，由于受力的不断变化，加上外界恶劣环境等原因，使得桨叶成为风力发电机最易出现故障问题的部件之一，这也严重影响了风机的发电效率。因此，对桨叶的结构进行健康监测显得尤为重要。

由于桨叶形状、安装位置以及工作方式的特殊性，传统的人工巡检以及超声检测方式不能够及时准确地发现桨叶损伤，也不能对损伤进行预警，这使得一旦出现桨叶损坏，既影响了发电效率，又耽误了维修时间。分布式声波传感(DAS)技术利用光纤作为传输和传感介质，能够通过光纤性质的改变，来对光纤沿线发生的振动事件进行监测，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小等优点，适合对风力发电机的桨片进行结构健康或者状态监测。当桨叶出现结构损伤或即将出现结构损伤时，其异常位置处产生的振动波会影响到周围布置的传感光纤，利用解调主机对光纤中返回的背向瑞利散射光进行解相，获得光纤沿线的振动信息，便可及时发现问题所在。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于DAS的风力发电机桨叶结构状态监测方法，在桨叶内部布设传感光纤，通过与解调主机的配合，实现对桨叶结构的健康监测。

为实现本发明的目的，提供一种基于DAS的风力发电机桨叶结构状态监测方法，包括如下步骤：

S20，以风力发电机一侧的桨叶外侧板作为光纤铺设的起始端，按照S型迂回的方式，将传感光纤按照依次经过桨叶外侧板、中部支撑板、中部支撑板至桨叶外侧板的布设顺序进行布设，在传感光纤的进出光口处和光纤连接处形成一个光纤环；

S30，在桨叶的光纤布设区域涂覆环氧树脂胶，在涂覆了环氧树脂胶的区域粘贴一层玻璃钢纤维胶带；

S40，将DAS解调主机安装在桨叶叶身的根部内圆柱面上，通过桨叶的密封门上的孔洞连接传感光纤和电源；其中，安装DAS解调主机的桨叶叶身根部为的密封门一侧的桨叶叶身根部；

S50，当桨叶结构出现损伤或即将出现损伤时，布设在桨叶处的传感光纤将携带有异常位置处振动信息的传感信号传递到DAS解调主机中，使DAS解调主机对桨叶的异常位置进行监测。

在一个实施例中，在步骤S20之前，还包括：

S10，在风力发电机桨叶的内部进行铺设区域的清洁，所述铺设区域包括各个桨叶外侧板区域以及各个桨叶的中部支撑板区域。