[實用新型]基于振動檢測的風力機葉片覆冰狀態監測裝置

有效

• 申請號: 201220134578.2
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN202501916U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 李錄平;劉勝先;李芒芒;饒洪德
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

技術領域

本實用新型涉及風力發電技術領域，具體涉及一種基于振動檢測的風力機葉片覆冰狀態監測裝置。

背景技術

風能是一個含量巨大且十分潔凈安全的可再生能源。風力機是目前用于風能轉換的最主要的裝備，通過風力機最終將風能能夠轉換為電能。從我國風能的分布來看，很多高緯度地區雖然風力資源豐富，但是在寒冷季節風力機葉片(又稱“槳葉”)會出現覆冰的現象，從而嚴重影響機組出力、機組安全性和經濟性。因此，對風力機槳葉的覆冰狀態監測為風力機防冰、除冰裝置的開啟運行以及調控提供及時準確的信息具有非常重要的意義。目前采用的覆冰檢測技術都還不夠成熟，尤其是利用風力機槳葉在運行過程中對槳葉覆冰狀態進行監測仍然缺乏有效的技術方案。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種檢測準確實時、不損傷葉片、無需施加載荷或者激勵、使用簡單方便的基于振動檢測的風力機葉片覆冰狀態監測裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種基于振動檢測的風力機葉片覆冰狀態監測裝置，包括振動傳感單元、數據采集單元和監測處理單元，所述振動傳感單元實時采集風力機葉片在運行時的振動信號并輸出給所述數據采集單元，所述數據采集單元將輸入的振動信號進行放大、濾波以及模數轉換后輸出給所述監測處理單元，所述監測處理單元根據所述振動信號診斷風力機葉片的當前覆冰狀態并輸出覆冰監測結果。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述數據采集單元通過無線收發單元與監測處理單元相連，所述無線收發單元包括相互配對的數據發射模塊和數據接收模塊，所述數據發射模塊與數據采集單元相連，所述數據接收模塊與監測處理單元相連。

還包括安裝于風力機輪轂上的數據發送采集箱，所述數據采集器和數據發射模塊設于數據發送采集箱內；所述數據接收模塊安裝于風力機機艙內。

所述數據采集單元包括用于將輸入的振動信號進行放大濾波的前置放大器和用于將輸入的振動信號進行模數轉換的數據采集器，所述振動傳感單元依次通過前置放大器、數據采集器與所述數據發射模塊相連。

所述前置放大器固定于風力機葉片內部的主梁上，所述振動傳感單元包含多個振動傳感器，所述振動傳感器分別粘合固定于風力機葉片蒙皮的內側，且所述振動傳感器的感應方向沿著風力機葉片的揮舞方向布置。

所述振動傳感單元包含6個振動傳感器，將風力機葉片從最厚處至葉尖進行11等份均分得到10個等分橫截面并從風力機葉片最厚處一側從1^#開始編號，所述振動傳感器分別位于第1^#、3^#、5^#、7^#、8^#、10^#等分橫截面上，且所述振動傳感器設于所述等分橫截面上靠風力機葉片前側1/4弦長的位置。

本實用新型具有下述優點：

1、本實用新型通過振動傳感單元檢測實際運行中風力機葉片的振動，通過計算機等硬件和軟件構成的監測處理單元根據振動信號診斷風力機葉片的當前覆冰狀態并輸出覆冰監測結果，對于積雪、霜冰、雨冰等都能進行監測，傳感器布置簡單方便，對葉片表面材料無影響，并可在風力機不停機的情況下對其槳葉進行覆冰在線監測，能夠及時準確地反應出葉片覆冰的情況，為除冰裝置的應用提供可靠詳實的依據，具有檢測準確實時、不損傷葉片、使用簡單方便、應用范圍廣、使用壽命長、可靠性高的優點。

2、本實用新型的振動傳感單元基于環境激勵結構下的響應來提取模態參數，監測處理單元通過提取模態參數進行運行模態分析獲取風力機葉片的覆冰參數并根據覆冰參數判斷輸出覆冰監測結果，無需額外施加激勵，所識別的模態參數符合實際工況及邊界條件，能真實地反映結構在工作狀態下的動力學特性；無需施加人工激勵，而完全靠環境激勵，便于在運行時進行實施采集和監測，具有監測便捷迅速、經濟性好的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的框架結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例的數據發送采集箱安裝于風力機輪轂上的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例的振動傳感器和前置放大器安裝于風力機葉片上的剖視結構示意圖。

圖4為本實用新型實施例的振動傳感器安裝于風力機葉片上的位置示意圖。

圖5為本實用新型實施例的數據收發流程示意圖。

圖6為本實用新型實施例的數據處理流程示意圖。