[发明专利]一种用于风电机组叶片状态的监测方法及系统

权利要求书

1.一种用于风电机组叶片状态的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在风电机组的塔筒上布置至少一组图像监测装置；图像监测装置包括环抱安装于塔筒的环形轨道以及安装于环形轨道的第一图像监测模块、第二图像监测模块和第三图像检测模块，第二图像检测模块与第三图像检测模块对称地连接于第一图像检测模块的两侧，第一图像监测模块包括第一安装板、固定于第一安装板上表面的第一摄像头、用于调整第一摄像头俯仰角度的第一摄像头驱动电机、第一无线控制模块、位于第一安装板底部的与环形轨道的齿形带啮合的齿轮以及用于驱动齿轮旋转的驱动齿轮电机，第二图像检测模块包括第二安装板、固定于第二安装板上表面的第二摄像头、用于调整第二摄像头俯仰角度的第二摄像头驱动电机以及第二无线控制模块，第三图像检测模块包括第三安装板、固定于第三安装板上表面的第三摄像头、用于调整第三摄像头俯仰角度的第三摄像头驱动电机以及第三无线控制模块；

S2、中央处理器实时根据风向信息向第一图像检测模块的无线控制模块发送控制命令，以控制第一图像检测模块的齿轮旋转，使第一图像检测模块沿环形轨道移动，确保第一图像检测模块的摄像头中轴线在水平方向的投影正对来风方向；

S3、风电机组开始运行以后，图像监测装置实时拍摄叶片图像，通过无线控制模块发送至中央处理器，中央处理器对叶片图像进行分析处理，结合叶片绕叶轮中轴线的转角位置信息获取风电机组叶片状态，包括叶片吸力面状态、叶片前缘表面状态、叶片后缘表面状态和叶片压力面状态。

2.根据权利要求1所述的用于风电机组叶片状态的监测方法，其特征在于：步骤S3所述的叶片绕叶轮中轴线的转角位置信息通过以下方式获取：安装于风电机组叶片轮毂的两个加速度传感器采集加速度数据并发送至中央处理器，中央处理器基于PID算法对加速度数据分析后，得到叶片绕叶轮中轴线的转角位置信息。

3.根据权利要求2所述的用于风电机组叶片状态的监测方法，其特征在于：加速度传感器通过无线通讯模块将加速度数据发送至中央处理器。

4.根据权利要求1所述的用于风电机组叶片状态的监测方法，其特征在于：步骤S3所述的叶片吸力面状态具体通过以下过程获取：

A1、风电机组开始运行以后，在风速达到额定风速之前，各叶片处于桨距角为0的状态，当叶轮旋转至叶片向塔筒移动且距离塔筒达到预设角度时，各个图像监测装置中的第一摄像头开始拍摄该叶片吸力面的图像；当叶轮继续旋转至叶片向远离塔筒方向移动且距离塔筒达到预设角度时，第一摄像头停止拍摄叶片吸力面的图像，并准备开始拍摄下一个叶片吸力面的图像；

A2、将第一摄像头拍摄的叶片吸力面图像数据通过无线控制模块传输给中央处理器，根据各叶片的转角位置信息，中央处理器对各叶片吸力面图像添加叶片编号信息；

A3、当叶轮转过一圈后，通过第一无线控制模块控制第一摄像头驱动电机工作，以调整第一摄像头的俯仰角度；叶轮转过两圈以上圈，分别调整第一摄像头的俯仰角度后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的吸力面的图像；

A4、中央处理器对各叶片吸力面的图像进行整合和分析处理后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的吸力面的状态信息；若发现叶片吸力面存在裂纹或破损问题，则发出预警；

叶片前缘表面状态具体通过以下过程获取：

B1、风电机组开始运行以后，在风速达到额定风速之前，各叶片处于桨距角为0的状态，当叶轮旋转至叶片向塔筒移动时，各图像监测装置中的第二摄像头开始拍摄叶片前缘表面的图像；当叶片转到塔筒位置并向远离塔筒方向移动时，各图像监测装置中的第二摄像头停止拍摄该叶片前缘表面的图像，并准备开始拍摄下一叶片前缘表面的图像；

B2、将第二摄像头拍摄的叶片前缘表面图像数据通过无线控制模块传输给中央处理器，根据拍摄图像时各叶片的转角位置信息，中央处理器对各叶片前缘表面图像添加叶片编号信息；

B3、当叶轮转过一圈后，通过各图像监测装置中的第二无线控制模块控制第二摄像头驱动电机工作，以分别调整第二摄像头的俯仰角度，叶轮转过两圈以上，分别调整第二摄像头的俯仰角度后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的前缘表面状态的图像信息；

B4、中央处理器对各叶片前缘表面状态的图像进行整合和分析处理后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的前缘表面的状态信息，若发现叶片前缘表面存在裂纹或破损问题，则发出预警；

叶片后缘表面状态具体通过以下过程获取：

C1、风电机组开始运行以后，在风速达到额定风速之前，各叶片处于桨距角为0的状态，当叶轮旋转至叶片转到塔筒位置并向远离塔筒方向移动时，各图像监测装置中的第三摄像头开始拍摄叶片后缘表面的图像；当该叶片尖部转到机舱位置高度时，各图像监测装置中的第三摄像头停止拍摄该叶片后缘表面的图像，并准备开始拍摄下一叶片后缘表面的图像；

C2、将第三摄像头拍摄的叶片后缘表面图像数据通过无线控制模块传输给中央处理器，根据拍摄图像时各叶片的转角位置信息，中央处理器对各叶片后缘表面图像添加叶片编号信息；

C3、当叶轮转过一圈后，通过各图像监测装置中的第三无线控制模块控制第三摄像头驱动电机工作，以分别调整第三摄像头的俯仰角度，叶轮转过两圈以上，分别调整第三摄像头的俯仰角度后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的后缘表面状态的图像信息；

C4、中央处理器对各叶片后缘表面状态的图像进行整合和分析处理后，得到各叶片从叶尖到叶根完整的后缘表面的状态信息，若发现叶片后缘表面存在裂纹或破损问题，则发出预警；

叶片压力面状态具体通过以下过程获取：

D1、风电机组开始运行以后，在风速达到额定风后，各叶片的桨距角开始增加，各叶片桨距角大于预设角度以后，当叶轮旋转至叶片转到塔筒位置并向远离塔筒方向移动时，各图像监测装置中的第三摄像头开始拍摄该叶片压力面的图像；当叶片尖部转到机舱位置高度时，第三摄像头停止拍摄叶片压力面的图像，并准备开始拍摄下一叶片压力面的图像；

D2、将各第三摄像头拍摄的叶片压力面图像数据通过无线控制模块传输给中央处理器，根据拍摄图像时各叶片的转角位置信息，中央处理器对各叶片后缘表面图像添加叶片编号信息；

D3、当叶轮转过一圈后，通过各第三无线控制模块控制第三摄像头驱动电机工作，以分别调整各第三摄像头的俯仰角度；叶轮转过2圈以上，分别调整各第三摄像头的俯仰角度后，得到3个叶片从叶尖到叶根完整的压力面的图像信息；

D4、中央处理器对各叶片压力面状态的图像进行整合和分析处理后，得到3个叶片从叶尖到叶根完整的压力面的状态信息，若发现叶片压力面存在裂纹、破损等问题，则发出预警。