[實用新型]一種風電機組葉片在線監測系統

有效

• 申請號: 201920123540.7
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN210239914U
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 孔德同;范煒;鐘天宇;劉慶超;劉曉光;張偉
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本實用新型涉及一種風電機組葉片在線監測系統，屬于風力發電領域。本實用新型包括激光傳感器保持架、激光傳感器、數據采集設備、傳感器供電輸出接口、塔基光纖預留接口、光纖和數據存儲及分析裝置；激光傳感器通過激光傳感器保持架環繞在塔筒的外壁上，且激光傳感器距地面的高度高于葉片豎直向下時葉尖位置距地面高度的0.5?2米；數據采集設備與激光傳感器連接，且數據采集設備與塔基光纖預留接口連接，并通過光纖與數據存儲及分析裝置連接；傳感器供電輸出接口與激光傳感器連接。該系統的搭建，可以對葉片覆冰、開裂、斷裂、槳葉角度不一致等診斷，實現葉片的在線監測及分析功能，避免葉片斷裂等事故的發生，保障風電機組安全運行。

技術領域

本實用新型涉及一種風電機組葉片在線監測系統，屬于風力發電領域。

背景技術

在國家大力發展風電的政策驅動下，近年來國內整個風電產業高速發展，然而由于我國風電關鍵技術的研究起步晚、整機設計制造技術依賴國外，快速發展也帶來了很多問題。不斷發展的風力發電技術以及不斷增加的裝機容量，使得風電作為新型能源在全球能源結構中所占的比例越來越高。然而，風電的快速增長導致風電行業面臨風電機組運維成本不斷增高的問題，陸上風電機組運維費用占到實際電價的10%-15%，而海上風電機組的運維費用占到總成本的25%-30%。其中，風機葉片作為風力發電機的核心部件之一，約占風機總成本的15%-20%，其運行健康狀態直接關系到風機整體性能和企業生產效益。但是，在國內外現有風力發電機組運行過程中，風機葉片故障頻發。究其根本，一方面由于風機葉片自身結構受限：風機葉片主要由外殼、腹板等部件構成，風機葉片外殼部分，由兩個半殼膠合構成，具有較復雜的空氣動力學造型，葉片外殼由腹板支撐，并承擔葉片所受到的彎曲載荷。這種膠合結構本身就導致了葉片的強度較低，抗形變能力差，如申請號為201610169477.1的中國專利；另一方面，由于風電機組所處環境惡劣：雷擊、大風、寒冷、結冰等氣候因素，會導致葉片膠合材料疲勞和葉片結構受損，甚至會導致葉片脫落，并可能會進一步引發倒塔等重大事故。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種風電機組葉片在線監測系統，可以實現葉片覆冰、葉片開裂、槳葉角度不一致等診斷功能，并對監測數據及分析結果實時展示。

本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是：一種風電機組葉片在線監測系統，其特征在于，包括激光傳感器保持架、激光傳感器、數據采集設備、傳感器供電輸出接口、塔基光纖預留接口、光纖和數據存儲及分析裝置；所述激光傳感器通過激光傳感器保持架環繞在塔筒的外壁上，且激光傳感器距地面的高度高于葉片豎直向下時葉尖位置距地面高度的0.5-2米；所述數據采集設備與激光傳感器連接，且數據采集設備與塔基光纖預留接口連接，并通過光纖與數據存儲及分析裝置連接；所述傳感器供電輸出接口與激光傳感器連接。

進一步而言，所述激光傳感器保持架上安裝有8個激光傳感器，且激光傳感器均勻周向布置在塔筒的外壁上。

進一步而言，所述激光傳感器距地面的高度高于葉片轉至豎直向下方向時葉尖位置的1米。

上述的風電機組葉片在線監測系統的工作方法如下：

（1）激光傳感器采集葉片轉至豎直向下時葉尖與塔筒之間的距離，利用塔基光纖預留接口及網絡架構，將數據實時傳輸至中控室或區域集控室；

（2）中控室或區域集控室配置數據庫服務器，接收各風機傳輸的實時數據并存儲；

（3）中控室或區域集控中心配置數據分析服務器，對實時采集的數據進行分析，通過計算三支葉片在一個轉動周期過程中與塔筒的距離差值，實現葉片的監測分析及診斷；并配置展示系統，對監測系統采集的原始數據及分析結果進行展示。

進一步而言，采集的數據及分析結果以網頁形式進行展示。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果：