[发明专利]基于多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统

摘要

基于多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统，该监测系统包括在每支叶片上与轮毂内的主轴端盖上安装双轴加速度传感器，在叶片根部安装应变片，在轮毂内安装采集单元，采集单元通过无线发射装置将振动数据与应变数据发送至机舱内安装的工业交换机，工业交换机通过风场环网将采集的数据发送至主控室的叶片监测服务器，用户可以主动观察分析结果或服务器在叶片发生异常时自动报警。异常数据经过单向隔离设备将数据传送到外网服务器，再由外网服务器传送到远程诊断中心，远程诊断中心对异常数据进行分析，提交诊断报告。

主权项

1.基于多元传感信息的风力发电机叶片健康状态监测系统，其特征在于，包括有分别在一个叶片上各自设置的双轴振动加速度传感器A（1）、双轴振动加速度传感器B（2）、双轴振动加速度传感器C（3）和轮毂上的轮毂传感器（4），双轴振动加速度传感器A（1）、双轴振动加速度传感器B（2）、双轴振动加速度传感器C（3）采集叶片的振动数据，轮毂传感器采集轮毂的振动数据；在叶片根部设置应变片（5），利用应变片采集叶片根部的动态应变数据；通过轮毂采集器提取叶片振动与叶片根部的应变数据；轮毂采集器与机舱内的工业交换机相连，轮毂采集器通过无线传输方式将振动与应变数据传送给机舱内的工业交换机；工业交换机通过风场环网与主控室的叶片监测服务器相连，工业交换机通过风场环网将采集的数据发送到主控室的叶片监测服务器；叶片监测服务器与报警装置、存储器均相连，叶片监测服务器通过分析数据并修正提取的数据特征，对所述叶片进行健康状态评估，并提供异常报警功能及数据存储功能；所述的叶片根部内表面环向粘贴2~4只应变片；所述的轮毂采集器与机舱工业交换机均带有无线WIFI模块，可收发稳定的无线WIFI信号；工业交换机通过网线直接接入风场环网；所述的叶片监测服务器将工业交换机传输的数据进行分析，通过应变数据分析叶片受力状态、通过振动数据提取叶片的固有频率；通过对2~4只应变片采集到的应变数据分析，不仅能够获得叶片当前的受力状态，还能够以应变数据作为参考对叶片固有频率进行修正；通过对2~4只应变片采集到的应变数据分析，应变数值大小可以显示叶片当前的应变状态，通过正交各向异性材料胡克定理计算出对应应力大小，对比采集的应力大小与叶片材料许用应力，判断叶片是否过载；对2~4只应变片采集到的应变数据可作为叶片受力的工况，使用三个月非结冰期采集的每只叶片2~4组应变数据建立2~4维矩阵，矩阵中每一个点为一个工况点，每个工况点指向一组叶片的固有频率，在两个相邻工况点之间通过插值来提高分辨率。