[发明专利]一种在役风力机叶片结构损伤等级评估装置、系统及方法

说明书

本发明提供本发明提供一种在役风力机叶片结构损伤等级评估装置、系统及方法，包括以下步骤：步骤1，分别采集无损伤缺陷状态以及五级损伤等级状态下的声压时域信号，得到六个声压时域信号；步骤2，对步骤1中得到的六个声压时域信号进行处理，得到六个声压功率谱密度；步骤3，将步骤2中得到的六个声压功率谱密度分别划分为若干个频带，并计算各个损伤等级对应的平均功率；步骤4，根据步骤3中得到的各个损伤等级对应的平均功率，分别计算各个损伤等级对应的判定区间；步骤5，根据步骤4中得到的各个损伤等级对应的判定区间，确定实测的风力机叶片结构对应的叶片损伤等级；本发明实现叶片损伤的检测与损伤分级识别。本发明避免了传统监测方法需要在每台机组的每只叶片上都安装大量的传感器，简化了损伤检测和分级评估过程，降低了运维难度和成本，提高了风力机的可靠性和经济性。

技术领域

本发明属于风力机叶片损伤检测和状态评估领域，涉及一种在役风力机叶片结构损伤等级评估装置、系统及方法。

背景技术

风力机叶片服役环境恶劣，运行过程中的风负荷、沙粒冲刷、雨水侵蚀、盐雾腐蚀、雷击、覆冰等因素均会导致叶片材料老化和结构损伤，若未及时发现与处理，损伤扩展将会导致叶片断裂，引起灾难性事故，严重威胁机组运行安全。进行风力机叶片损伤检测有助于及时发现叶片运行的异常，从而及时进行预防性维修，以提高机组运行的安全性。

目前现有的在役风力机叶片结构损伤等级评估技术主要通过人工方式在叶片外表面以及叶片内部进行现场人工检查，通过传统的目视和尺子等测量工具对叶片结构缺陷的大小尺寸、深度以及范围进行测量。叶片外部损伤检测和等级评估需要检测人员在吊篮上进行人工作业，作业风险大，作业效率低。叶片内部结构损伤检测和等级评估需要将待检测叶片调整至水平模式，检测人员进行叶片内部对后半段叶片进行人工目视和测量，由于叶片前端狭窄，人员无法进入，也就无法对叶片前半部分的结构损伤进行分级评估。目前针对在在役风力机叶片结构损伤等级的评估，多依靠人工方式进行，缺乏安全高效的评估装置、系统以及方法，也就无法快速针对叶片的损伤等级提出针对性的运行和修复策略，容易造成缺陷不能得到及时修复而导致缺陷进一步的扩大，带来严重经济损失和安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供基于一种在役风力机叶片结构损伤等级评估装置、系统及方法，解决了现有的叶片损伤检测技术存在安装、维护难度大，运维成本高的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种在役风力机叶片结构损伤等级评估方法，包括以下步骤：

步骤1，分别采集无损伤缺陷状态以及五级损伤等级状态下的声压时域信号，得到六个声压时域信号；

步骤2，对步骤1中得到的六个声压时域信号进行处理，得到六个声压功率谱密度；

步骤3，将步骤2中得到的六个声压功率谱密度分别划分为若干个频带，并计算各个损伤等级对应的平均功率；

步骤4，根据步骤3中得到的各个损伤等级对应的平均功率，分别计算各个损伤等级对应的判定区间；

步骤5，根据步骤4中得到的各个损伤等级对应的判定区间，确定实测的风力机叶片结构对应的叶片损伤等级。

优选地，步骤1中，分别采集无损伤缺陷状态以及五级损伤等级状态下的声压时域信号，得到六个声压时域信号，具体方法是：

首先，采集叶片无缺陷状态下的声压时域信号；

其次，在风力机叶片的待测区域预制损伤等级为1的缺陷，之后采集该待测区域处一级损伤等级下的声压时域信号；

接着，在风力机叶片的待测区域预制损伤等级为2的缺陷，之后采集该待测区域处二级损伤等级下的声压时域信号；

最后，依次在风力机叶片的待测区域预制损伤等级为3、4、5的缺陷，并采集该待测区域处三级、四级以及五级损伤等级下的声压时域信号。