[發明專利]一種風力發電機葉片裂紋自動檢測報警系統及方法

無效

• 申請號: 201210102925.8
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102621281A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 薄煜明;吳凱;趙高鵬;朱建良;張捷;吳盤龍;杜國平
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明屬于風力發電領域，特別是一種風力發電機葉片裂紋自動檢測報警系統及方法。

背景技術

隨著世界能源危機的日益嚴重，以及公眾對于改善生態環境要求的呼聲日益高漲，風能作為一種清潔的可再生能源日益受到各國政府的重視。風力發電產業正逐步發展成為初具規模的新興產業。從長遠利益看，風力發電是保證可持續發展的戰略舉措。葉片是風力發電機的關鍵部件之一，成本占風電機總成本的15～20％，葉片的性能直接影響著風電機的效率、壽命和性能。風力發電機一般在偏遠地區或海上運行，風機葉片在運行過程中載荷復雜，工作條件苛刻。所以，長期運行的風機葉片，會出現不同程度的裂紋，最終引起葉片斷裂，給整個風電機組的安全運行帶來嚴重的威脅，甚至導致重大事故的產生。因此，對風機葉片裂紋損傷進行實時狀態監測是尤為重要的。現在的葉片裂紋檢測技術主要集中在葉片制造過程中，如果能夠實時監測葉片的狀態，在早期發現葉片的損傷，根據實際情況對葉片進行及時維護，就可以保證葉片的安全可靠，降低事故和維修成本。

目前公開的葉片裂紋檢測方法主要有復型法、電位法、顯微鏡直接觀察法和聲發射技術等。復型法具有較低的成本和很高分辨力，但是勞動強度大，費時，并且很難適用于實驗室以外的試驗環境；電位法適用于在高溫和腐蝕介質中的裂紋擴展；顯微鏡直接觀察法是各種方法中最直接的測試方法，特點是分辨力高，精度高，可用于高溫環境介質條件，但是成本高昂；聲發射技術幾乎不受材料的限制，可對裂紋的萌生和擴展進行動態監測，但實際環境中的機械噪聲會對監測系統造成干擾。

綜上所述，這些方法在一定程度上實現了對裂紋損傷的檢測，但是由于采用上述方法對風力發電機葉片進行檢測或者工作量大，或者效率較低，或者成本高，因此不能有效應用于大型風機葉片裂紋的檢測上，很難得到普及。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種高效的風力發電機葉片裂紋自動檢測報警系統及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種風力發電機葉片裂紋自動檢測報警系統，包括若干檢測裝置和控制設備，所述檢測裝置安裝在風電機組的葉片上，該檢測裝置與控制設備通過ZigBee無線通信方式相連接，將檢測的結果傳輸給控制設備；所述檢測裝置包括嵌入式處理器核心模塊、若干裂紋檢測模塊、溫濕度檢測模塊、LED報警模塊以及ZigBee無線通信接口，所述裂紋檢測模塊與嵌入式處理器核心模塊相連接，將檢測的葉片狀態信號傳輸給嵌入式處理器核心模塊，溫濕度檢測模塊與嵌入式處理器核心模塊相連接，將檢測到的溫濕度信號傳輸給嵌入式處理器核心模塊，LED報警模塊與嵌入式處理器核心模塊相連接，在嵌入式處理器核心模塊的控制下報警，ZigBee無線通信接口與嵌入式處理器核心模塊相連接，為其提供無線通信接口。

一種風力發電機葉片裂紋自動檢測方法，包括以下步驟：

步驟1、檢測裝置中的裂紋檢測模塊檢測風力發電機葉片狀態，并將信號傳輸給嵌入式處理器核心模塊，由該模塊判斷是否有裂紋，如果有則執行步驟2，否則執行步驟3；

步驟2、LED報警模塊開始報警；

步驟3、檢測裝置中的溫濕度檢測模塊檢測風場的溫濕度，并將溫濕度信號傳輸給嵌入式處理器核心模塊；

步驟4、嵌入式處理器核心模塊將葉片狀態信號和溫濕度信號匯總后傳輸給控制設備；

步驟5、控制設備將若干檢測裝置的信號匯總后傳輸給管理部門。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1）系統能夠實時自動檢測葉片狀態，在早期發現葉片的損壞并及時進行維護，自動化程度高，可以為風電葉片管理提供決策依據，具有非常廣闊的應用前景；2）系統帶有溫濕度檢測功能，能夠在檢測葉片狀態的同時檢測溫濕度情況；3）系統采用ZigBee無線網絡技術，不需要復雜的網絡布線，結構簡單；4）系統采用GPRS或以太網通信，便于管理部門及時掌握葉片狀態；5）只在定時檢測的時候喚醒檢測裝置，功耗低。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的系統組成和工作原理示意圖。

圖2為本發明的檢測裝置組成示意圖。

圖3為本發明的控制設備組成示意圖。

圖4為本發明的嵌入式處理器核心單元組成示意圖。

圖5為本發明的工作流程示意圖。

具體實施方式