[实用新型]一种基于红外成像的叶片状态监测系统

说明书

本实用新型提供了一种基于红外成像的叶片状态监测系统，至少包括红外成像设备、智能控制器和主控机，智能控制器与红外成像设备连接，主控机与智能控制器连接，所述红外成像设备安装在机舱、塔筒和轮毂中的至少一个位置上，机舱、塔筒和轮毂上的红外成像设备分别与安装于机舱内、塔筒内底部和轮毂内的智能控制器对应连接；所述机舱上的红外成像设备安装于机舱的顶部或/和底部，塔筒上的红外成像设备安装于塔筒底部朝向叶片的外壁上，轮毂上的红外成像设备设置有三个并分别安装于轮毂的导流罩上对应三根叶片处。能够实现叶片定位、缺陷检测、表面状态等多方面实时监测，环境适应性高。

技术领域

本实用新型涉及风电机组叶片监测技术领域，尤其涉及一种基于红外成像的叶片状态监测系统。

背景技术

风电机组作为新能源的重要部分，其发展速度迅速，随着低风区的风资源应用及海上风电机组的快速发展，风电机组的单机容量不断增加，叶轮直径不断增大，叶片本身所存在的隐患也随之增加。在不同风载情况下，叶片存在摆振以及扭转情况，随着叶片尺寸的加长其变形量也随之增加，也即叶片尺寸越大，其旋转曲面在风载作用下变化量更大。鉴于不同风况的变化，设计及仿真计算与实际运行情况存在偏差，一旦在额定转速情况下出现扫塔现象，易出现叶片损坏及倒塌现象，造成重大经济损失及安全事故，因而对净空的有效监测对于机组的安全运行具有重要意义。

同时，随着叶片尺寸的增加，对于叶片生产工艺及要求也越来越高，其运行过程中的隐患也不断提高，即其设计生产成本及后期故障处理成本都在不断增加，叶片运行过程中一旦出现裂纹、异常等情况如能被及时发现，对于机组安全运行及止损具有重要意义；另外，在低温环境下，如果叶片出现结冰现象将造成叶片启动性能的下降，及时发现叶片结冰现象，并进行有效的除冰，可有效避免发电量的损失。

目前对于净空的监测往往通过基于高速摄影和图像后处理分析来计算叶片塔筒净空；或者通过机舱内布置激光进行叶尖位置的定位；或者通过塔筒壁面外壁安装多个红外激光传感器；再或者通过塔筒壁面上设置雷达对叶片进行净空判定；而对于叶片表面情况则是通过机舱顶部设置摄像机进行相片捕捉进行其结冰等状况的监测与判定，或者通过噪声音频监测对叶片异响监测叶片自身故障。即对于净空及叶片状态的监测，需要通过多个传感设备来完成，且需要进行大量复杂的运算及前期定位值确定，同时还会受到环境因素的影响及机组实际运行过程中偏航状态的影响。尤其针对摄像机拍摄成像其环境适应性较差，专利CN111911364A中通过净空最小值及后续发生影像进行对比，用以确认是否触发最小净空阀值；专利CN203405423U、CN203978732U、CN111120220A、CN109322796A等分别基于高清视频成像对叶片状态进行监测，其不同布置位置不同，或在叶片外部或在叶片内部；专利CN111458339A则是通过无人机自带摄像云台对于叶片表面实现状态监测，但是一旦遇到雨雪、雾霾、沙尘等天气，其监测效果将受到极大的影响。

发明内容

为了解决现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种基于红外成像的叶片状态监测系统，能够实现叶片定位、缺陷检测、表面状态等多方面实时监测，环境适应性高。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

一种基于红外成像的叶片状态监测系统，至少包括红外成像设备、智能控制器和主控机，智能控制器与红外成像设备连接，主控机与智能控制器连接，所述红外成像设备安装在机舱、塔筒和轮毂中的至少一个位置上，机舱、塔筒和轮毂上的红外成像设备分别与安装于机舱内、塔筒内底部和轮毂内的智能控制器对应连接；所述机舱上的红外成像设备安装于机舱的顶部或/和底部，塔筒上的红外成像设备安装于塔筒底部朝向叶片的外壁上，轮毂上的红外成像设备设置有三个并分别安装于轮毂的导流罩上对应三根叶片处。

所述红外成像设备包括集成的红外光学模块、红外探测器和红外探测器读出电路。

所述智能控制器内设置有图像信号处理器，主控机上设置有显示器。

所述机舱上安装有一个以上的红外成像设备。