[发明专利]一种风力发电机健康监测系统及方法

说明书

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种风力发电机健康监测系统及方法，该风力发电机健康监测系统方法，包括以下步骤：激光器发出高相干的激光，第一耦合器将激光分光为信号光和参考光，参考光经过参考光路后进入第二耦合器，信号光通过信号光路进入缠绕在风机的叶片上的光纤发生后向散射后，再进入第二耦合器与经过参考光路的参考光进行合光；第一数据采集单元采集合光经过后处理组件处理后关于合光振动强度与光纤位置对应的信号；根据两个时刻合光振动强度与光纤位置对应关系的信号，获取叶片的固有频率，并根据叶片的固有频率，确定叶片上冰盖的厚度能够解决现有技术中受到外界环境的干扰从而导致出现覆冰和损伤，而又无法监测的问题。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种风力发电机健康监测系统及方法。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。

风机叶片是风机中获取风能的关键部件，然而由于风机叶片长期暴露在野外环境下，所以很容易受到外界环境的干扰从而导致出现覆冰、损伤等，如何监测和评估风电叶片的受灾，从而及时采取对应的手段进行故障恢复时目前急需解决的问题，目前在此方面的监测比较空白。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种风力发电机健康监测系统及方法，能够解决现有技术中受到外界环境的干扰从而导致出现覆冰和损伤，而又无法监测的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种风力发电机健康监测系统，包括：

光纤，其用于缠绕在风机的叶片上；

相位传感模块，其包括：激光器、第一耦合器、第二耦合器、信号光路、参考光路、后处理组件和第一数据采集单元，所述激光器用于发出高相干的激光；所述第一耦合器用于接收所述激光，并将所述激光分光为信号光和参考光；所述第二耦合器通过信号光路和参考光路与所述第一耦合器连接，所述参考光经过所述参考光路后进入所述第二耦合器，所述信号光路与所述光纤连接，所述信号光通过信号光路进入所述光纤发生后向散射后，再进入第二耦合器与经过所述参考光路的参考光进行合光；第一数据采集单元用于采集合光经过所述后处理组件处理后关于合光振动强度与光纤位置对应关系的信号；

分析装置，其用于根据两个时刻合光振动强度与光纤位置对应关系的信号，获取叶片的固有频率，并根据叶片的固有频率，确定叶片上冰盖的厚度。

在一些可选的方案中，所述信号光路上设有声光调制单元、第一掺铒放大器、第一环形器和波分复用器，其中，所述第一环形器包括第一入射端口、第一出入射合并端口和第一出射端口，所述波分复用器与所述光纤连接，所述声光调制单元与所述第一耦合器连接，用于将接收的信号光，将所述信号光变为脉冲光信号，脉冲光信号经过第一掺铒放大器进行放大后，从第一入射端口入射后从第一出入射合并端口出射至波分复用器，进入光纤后发生后向散射，返回波分复用器后再从第一出入射合并端口返回第一环形器，从第一环形器的第一出射端口射出进入第一耦合器。

在一些可选的方案中，所述参考光路上设有第二掺铒放大器，用于将参考光增益放大。

在一些可选的方案中，所述后处理组件包括平衡光电探测器和带通滤波器，所述平衡光电探测器用于将所述合光转换为关于合光振动强度与光纤位置对应的电信号，所述带通滤波器将所述电信号滤波后输出至所述第一数据采集单元。