[發明專利]一種風電葉片監測用光纖光柵傳感器

在審

• 申請號: 202010693565.8
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111829566A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 邢曉坡;黃司晨
• 申請（專利權）人: 中科國風檢測（天津）有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01K11/32;G01B11/16;G01L1/24;F03D1/06;F03D17/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 張義

本發明公開了一種風電葉片監測用光纖光柵傳感器，包括光纖、布拉格光柵以及玻璃纖維布、表面氈，所述玻璃纖維布為傳感器基體，所述光纖沿傳感器基體長度方向居中鋪設，在光纖鋪設長度居中位置刻蝕有布拉格光柵，所述光纖上面使用一層風電葉片用表面氈進行敷設保護層，所述光纖、玻璃纖維布和表面氈抽真空灌注成型為光纖光柵傳感器。本發明設計先進、安裝簡便、壽命長，線性度好，無金屬零部件可以做到防雷擊，相對于風電葉片其他形式的監測傳感器成本較低并具有很強的應用擴展性。

技術領域

本發明屬于風電葉片運行狀態監測技術領域，涉及一種針對風力發電葉片材料、結構和運行環境而開發的傳感器，尤其涉及一種風電葉片監測用光纖光柵傳感器。

背景技術

據行業統計，2019年，新增并網風電裝機2574萬千瓦，累計并網裝機容量達到21005萬千瓦，風電裝機占到全部發電裝機容量的10.4％。中國目前擁有超過10萬臺并網風力發電機組，風電葉片是風力發電機組能量轉化的關鍵部件，成本約占機組總體成本的20％，但是故障率較高。據能源公司統計，因葉片損壞失效導致的停機事故高達事故總數的32％，發電量損失及損壞葉片的替換帶來了非常巨大的經濟損失。

對葉片運行狀態進行實時監測可以及時發現可能導致葉片發生災難性破壞的隱患，采取恰當的處理措施，可以防患于未燃。風電葉片大多工作在高海拔山區、沿海或海上等惡劣環境地區，人工、無人機等常規檢查監測手段存在操作困難、成本高昂、不能實時監測的難題，依靠常規電測量傳感器進行監測又存在很大的引雷風險，市場亟需高效經濟且安全的監測傳感器來保障機組正常運行，降低經濟損失。

發明內容

針對上述現有技術中存在技術問題，本申請的目的在于提供一種風電葉片監測用光纖光柵傳感器。

為實現本發明的目的，本發明提供的一種風電葉片監測用光纖光柵傳感器，包括光纖、布拉格光柵以及玻璃纖維布、表面氈，

所述玻璃纖維布為傳感器基體，所述光纖沿傳感器基體長度方向居中鋪設，在光纖鋪設長度居中位置刻蝕有布拉格光柵，所述光纖上面使用一層風電葉片用表面氈進行敷設保護層，所述光纖、玻璃纖維布和表面氈抽真空灌注成型為光纖光柵傳感器。

其中，所述光纖光柵傳感器能夠通過熔接的方式進行多個串聯，光纖兩側接頭能夠熔接其他傳感器的光纖，通過布拉格光柵中心波長的不同來識別每個傳感器的位置。

其中，所述玻璃纖維布為風電葉片生產用雙軸向玻纖布，厚度0.4mm～ 0.5mm。

其中，所述表面氈的克重為30g～50g每平方米。

其中，所述光纖采用功能性光纖，直徑為150μm～200μm光纖線纜。

其中，所述光纖光柵傳感器的玻璃纖維布下表面與風電葉片內表面粘結連接。

其中，所述布拉格光柵外置硬質非金屬保護套管，在光纖光柵傳感器作為溫度傳感器的情況下，采用此種保護結構。

其中，所述光纖光柵傳感器粘貼在葉片開裂重點監測區域，在光纖光柵傳感器作為開裂監測用光纖光柵傳感器的情況下，在上述區域設置。

其中，所述光纖光柵傳感器的表面粘貼硅橡膠保護層。

與現有技術相比，本發明的有益效果為，本發明是一種專用于風力發電機組風輪葉片實時狀態監測用光纖光柵傳感器，該種傳感器可實現對葉片振動、溫度、載荷、覆冰、危險位置表面開裂進行不間斷監測。根據該傳感器發出的波長變化信號，進行分析后，及時自動通知風電場值守人員發生異常情況的類型和故障級別，可以進行停機檢查并處理，防止產生安全生產事故，避免人員、財產損失。

本發明設計先進、安裝簡便、壽命長，線性度好，無金屬零部件可以做到防雷擊，相對于風電葉片其他形式的監測傳感器成本較低并具有很強的應用擴展性。

附圖說明