[發(fā)明專利]一種遠程監(jiān)測風電葉片層間結(jié)構(gòu)損傷方法

有效

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• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN103994032A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 吳勝軍;熊剛;陳佳佳
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽雙瑞風電葉片有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 盧洪方

技術領域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)無損檢測技術領域，主要涉及一種遠程監(jiān)測風電葉片層間結(jié)構(gòu)損傷方法。

背景技術

?眾所周知，迄今為止對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件進行無損檢測采用的主要手段有超聲波無損檢測、X光機、伽瑪射線機、磁粉探傷儀等，也有一種在結(jié)構(gòu)內(nèi)部植入傳感材料的方法對產(chǎn)品表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢測。但是對風電葉片這種大型復合材料制品來說，上述檢測手段中只有超聲波無損檢測方法適用于風電葉片的檢測，采用便攜式超聲波快速掃描儀實施檢測，但有一個前提是必須在風電葉片未裝到風力發(fā)電機上之前進行。而無法進行遠距離監(jiān)測。申請?zhí)枮椋?01210205204.X“基于無線聲發(fā)射傳感器網(wǎng)絡的風電葉片損傷監(jiān)測定位系統(tǒng)”專利申請文獻中所提出的風電葉片損傷監(jiān)測與定位系統(tǒng)，構(gòu)建了一套應用于風電葉片裂紋感知靈敏的損傷監(jiān)測與定位系統(tǒng)。通過在每個葉片上部署多個裂紋數(shù)據(jù)采集無線聲發(fā)射傳感器節(jié)點用于采集數(shù)據(jù)；簇內(nèi)節(jié)點通過D&S證據(jù)理論和三點定位法實現(xiàn)裂紋的位置定位，通過以太網(wǎng)或者GPRS/3G網(wǎng)絡連接現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡將裂紋數(shù)據(jù)存儲入數(shù)據(jù)中心，實時了解裂紋擴展情況以便及時預警。該專利為能夠全面檢測葉身出現(xiàn)的裂紋，必須另外布置大量裂紋感知設備，但即使這樣還是不具有連續(xù)性，此外還需要在葉身上布置采集傳感器負責不間斷采集數(shù)據(jù)，但不論是裂紋感知設備還是聲發(fā)射傳感節(jié)點不僅在運行過程中會受到風沙的侵蝕，極易損壞，而且對葉片的氣動外形影響較大，從而減弱葉片的氣動性能，減少發(fā)電效率等。此外采用聲發(fā)射技術對風力發(fā)電機葉片裂紋進行監(jiān)測，需要考慮復合材料的聲發(fā)射信號特性。復合材料的聲發(fā)射信號頻率在100kHz以上。在對信號進行放大處理的過程中，普通的放大電路對低頻信號有很好的放大作用，但對風電葉片產(chǎn)生裂紋時釋放的高頻信號的放大作用卻不理想，輸出信號會產(chǎn)生失真現(xiàn)象。

隨著風電行業(yè)的快速發(fā)展，風電葉片質(zhì)量要求的不斷提高，要求葉片服役年限滿足設計要求，如何在葉片自身缺陷還很小的情況下，及時發(fā)現(xiàn)缺陷類型、區(qū)域及范圍，采取必要的維修和維護措施，對葉片使用年限的延長可起到明顯的積極作用。同時由于風力機機艙距離地面極遠，隨著葉片長度的不同，距離從80米到200米不等，必須用特種設備安裝，所以風電葉片的安裝成本極高，如何能做到葉片免拆卸并在運轉(zhuǎn)過程中實時監(jiān)測，即需要一種遠程監(jiān)測葉片層間損傷的技術來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術中所存在的問題，本發(fā)明提出一種利用碳纖維智能層傳感特性，將其用于風電葉片層間結(jié)構(gòu)損傷狀況監(jiān)測技術。利用碳纖維智能層的功能特性及復合材料特有的隨形性，將其鋪設到風電葉片主要結(jié)構(gòu)件表面，在碳纖維智能層與被測結(jié)構(gòu)之間建立一個敏感“場”，碳纖維智能層不同于離散型智能層或傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)的工作原理，它不是以“點”的檢測信息來識別其鄰域或結(jié)構(gòu)區(qū)域的性能，而是通過以敏感“場”信息對服役結(jié)構(gòu)特性進行診斷識別。而且理想的碳纖維智能層的傳感極限能達到8500個微應變，檢測范圍非常廣泛。智能層將被測結(jié)構(gòu)的力場轉(zhuǎn)換為易于檢測的電場，結(jié)合ERT層析成像技術，由敏感場的電阻率分布可知被測結(jié)構(gòu)應力、應變的情況，從而可判斷結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷的位置及嚴重程度。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的具體技術方案是：一種遠程監(jiān)測風電葉片層間結(jié)構(gòu)損傷方法，其具體監(jiān)測方法是：