[實用新型]風機漿葉在役超聲波無損檢測裝置

有效

• 申請號: 201721338677.1
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207366507U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 黃錦陽;朱同偉;李濱
• 申請（專利權）人: 北京光耀電力科技股份有限公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

風機漿葉在役超聲波無損檢測裝置，包括超聲波發送器、超聲波接受器、數據采集器、后臺數據處理器，超聲波發送器和超聲波接受器分別安裝在風機漿葉空腔內側呈網絡化布局的布置點，超聲波發送器與超聲波接受器的間距與超聲波發送器的有效發射距離相匹配，超聲波接收器與數據采集器連接，數據采集器與后臺數據處理連接。網絡化布局的布置點可以是四邊形或六邊形網格形狀的節點，超聲波傳輸可以采用一發一收方式，也可以采用脈沖回波方式。超聲波監測具有體積小、成本低、效率高，無污染、對人體無害等優點。本實用新型可以自動監測現有風機漿葉狀態，一旦發現破損現象，可以提前預警，有效地降低了風電行業的運維成本。

技術領域

本實用新型涉及一種風機漿葉超聲波無損檢測裝置，更具體的說是涉及一種采用超聲波檢測技術對風力發電機漿葉在役產生的破損及瑕疵進行無損檢測的裝置。

背景技術

風力發電作為新能源領域中技術最成熟、最具規?；蜕虡I化發展前景的發電方式，具有清潔、可再生、環境效益好等優點，是近些年來國際上發展速度最快的可再生能源。據《中國電力發展報告2016》顯示，2016年中國風電規模達14864萬千瓦，占比提高9％，穩居我國第三大電源。

隨著風能的快速發展和風電機組的廣泛安裝使用，風電機組的運行故障問題日益突出。由于風電機組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風口處，常年經受風吹雨打、酷暑嚴寒和極端溫差的影響，使得風電機組故障頻發。風電機組的安全、穩定、無故障運轉不僅可以提供穩定的電力供應，也可以大幅降低風電的成本，是整個產業鏈健康發展的關鍵環節。目前風場采取的維護方式多為定期維護及事后維修。由于風機多數布置在偏遠地區，每次檢修耗時耗力，使得風電機組的維護費用長期以來居高不下。

風電機組的事故統計數據(由風電場凱斯內斯信息論壇提供http://www.caithnesswindfarms.co.uk/AccidentStatistics.htm)顯示每年的風電事故呈上升趨勢(Figure 1)。凱斯內斯論壇指出該統計數據只是使用了有官方和新聞報道的事故，所以實際的事故數量可能比該數據要高很多。該統計數據表明，風電機組最常發生的事故是葉片損傷。從1996年至2017年,總共有370起由于葉片損傷引發的事故報道。風電機組葉片在運行中的損傷主要會表現為后緣開裂、表面開裂、后緣損傷、葉尖開裂等。其原因可能有雷擊、疲勞載荷作用、結構原始缺陷等。大型風電機組的葉片長度可達60m，葉根直徑達2m。葉片損傷經常表現為葉尖及葉尖附近的后緣的開裂。裂縫的初始寬度很小(約1mm)，但隨著風機的運行，裂縫的長度很容易擴展。一些典型的開裂情況如Figure 2所示。所以葉片的健康監測尤為重要。本項目就是設計風機葉片在線的實時健康監測系統。

風電機組葉片監測的技術屬于結構健康監測(Structural Health Monitoring,簡稱SHM)的一種。SHM是近十幾年來在無損檢測(Non Destructive Testing,簡稱NDT；或者Non Destructive Evaluation，簡稱NDE)的基礎上發展起來的智能化監測手段。無損檢測是在不損壞結構和材料的前提下，對被檢驗結構的表面和內部狀態進行數據采集和評估的一種檢測手段。

結構健康監測將網絡式的傳感器安裝在監測結構(如飛機、火車等)上，形成類似于人體的神經感知系統，給予結構以真正的感知能力，實現在結構營運狀態中獲取數據。當出現異常狀況時，系統能作出智能判斷，實時發出預警信號，為結構維護及管理決策提供依據和指導。

結構健康監測系統可以提高系統的安全性能。在運行過程中實時準確地判定結構的狀態，當出現異常狀況時，提前發出預警，避免災難事故的發生。而且減少人為因素造成的誤診斷，從而大大提高了系統的可靠性。

智能結構健康監測系統可以優化系統的運維效率。智能結構健康監測在結構健康監測的基礎上，進一步通過數據融合和強化學習算法為結構維護提供智能決策，把定期維修變為預見性檢修。預見性維修可以大大提高運營效率，降低勞動成本，把意外的損壞降低到最小程度，避免過早修理或更換造成不必要的浪費，從而有效地延長結構的壽命。