[實用新型]一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置

有效

• 申請號: 201520427979.0
• 申請日: 2015-06-21
• 公開（公告）號: CN204719556U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 劉姝;蔣洪亮;王存旭;趙琰;曹福毅;王寶石;王曉文;陳琳
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于自動識別技術領域，特別涉及一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置。

背景技術

隨著環境問題和能源問題的日益突出，風能作為一種可再生、無污染的綠色能源越來越受到人們的關注；風力發電是利用風能的主要形式之一，風機葉片是風機的核心部件，是風機進行能量轉換的重要組成部分，葉片在旋轉過程中，當葉片由上方轉到下方時，受力改變并且交替變化，以及風的不穩定性，這些都會引起風機的振動；風機葉片的劇烈振動會導致裂紋的產生，如果振動沒有有效地控制，有可能造成整個葉片的斷裂失效，從而造成巨大的經濟損失；因此，葉片的振動控制問題是阻礙風電技術進一步發展的重要阻礙之一。

本實用新型是通過控制風機葉片內部質量塊的位置，改變風機葉片的質量分布，從而改變風機葉片的頻率，使風機葉片平衡，達到減輕振動的效果。采用本實用新型的風機葉片振動主動控制系統，有效避免葉片振動，避免引起風機失效。

發明內容

本實用新型提供一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置，由MEMS傳感器（1）、控制器（2）、步進電機（3）、質量塊（4）、滑道（5）、絲杠（6）組成；本實用新型是控制風機葉片內部質量塊的位置，改變風機葉片的質量分布，從而改變風機葉片的頻率，使風機葉片平衡，達到減輕振動的效果；采用本實用新型的風機葉片振動控制裝置，有效避免葉片顫振，避免引起風機失效。

所述的控制器接收MEMS傳感器信號，控制步進電機調整質量塊在葉片中的相對位置。

所述的MEMS傳感器放置在風機葉片內部，連接到控制器，測量風機葉片的加速度及振動頻率，實時將測得的數據傳送到控制器。

所述的步進電機放置在風機葉片內腔，與絲杠連接，通過控制步進電機的轉動角度，改變質量塊在葉片上的位置。

所述的滑道固定在風機葉片內，使得質量塊在其內部滑動。

所述的絲杠放置在滑道內部，一端與滑道的頂端相連，另一端連接到步進電機上，絲杠穿過質量塊中心，通過控制步進電機的角度控制絲杠的旋轉，從而使質量塊在滑道內上下平行移動，改變質量塊在葉片中的位置。

所述的質量塊可以是任意金屬或非金屬。

所述的裝置是控制器接收MEMS傳感器的加速度和振動幅度信號，當振動幅度信號接近風機固有頻率時，通過PID算法控制步進電機，改變質量塊在風機葉片的位置，即改變了風機葉片的質量分布，從而可以改變風機葉片的振動頻率。

本實用新型的有益效果包括如下幾點。

1.風機葉片在復雜環境下，有效避免葉片顫振，避免引起風機失效。

2.結構簡單，操作方便，控制精準。

3.成本低，性價比高。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型所提供的一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置工作流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型提供一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置，由MEMS傳感器（1）、控制器（2）、步進電機（3）、質量塊（4）、滑道（5）、絲杠（6）組成。本實用新型的風機葉片振動控制裝置，有效避免葉片振動，避免引起風機失效。

本實用新型一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置是控制器（2）接收MEMS傳感器（1）的加速度和振動幅度信號，當振動幅度信號接近風機固有頻率時，通過PID算法控制步進電機（3），改變質量塊（4）在風機葉片中的位置，同時改變了風機葉片的質量分布，從而可以改變風機葉片的振動頻率。

風機葉片轉動時，控制器（2）接收來自MEMS傳感器（1）傳來的加速度及振動幅度信號，控制器（2）根據葉片轉動的速度以及振幅的大小控制步進電機（3），改變質量塊（4）在葉片內的位置，這時控制器（2）繼續接收MEMS傳感器（1）信號，計算葉片的頻率，如果還是接近固有頻率，控制器（2）會繼續控制步進電機（3）上下調整質量塊（4）的位置，進而再次改變葉片的頻率，直至葉片頻率偏離其固有頻率。

綜上所述，本實用新型所提供的一種基于MEMS傳感器的風機葉片振動檢測與控制裝置是簡易可行的。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本實用新型技術方案的精神和范圍。