[發(fā)明專利]一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113404652A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立聞;彭凡;明仕林;莫堃;張沛;徐娜;朱文吉;周興
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣集團科學技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 康拯通

1.一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在被監(jiān)測的風力發(fā)電機組葉片上靠近葉片根部位置、除葉片自身粘接區(qū)域選擇若干個應(yīng)變監(jiān)測點，以及在遠離葉片根部位置選擇若干個加速度監(jiān)測點；

步驟2，在選擇的加速度監(jiān)測點處，按照被監(jiān)測的風力發(fā)電機組葉片所處方位粘貼光纖加速度傳感器，使光纖加速度傳感器能夠測量到風力發(fā)電機組葉片揮舞和擺振兩個方向的振動；在選擇的應(yīng)變監(jiān)測點處，根據(jù)應(yīng)變測量截面選擇包括迎風面、背風面、前緣、后緣粘貼至少四組光纖應(yīng)變片；

步驟3，通過所述步驟2中粘貼的光纖加速度傳感器采集被監(jiān)測的風力發(fā)電機組葉片的實時加速度，以及光纖應(yīng)變片采集被監(jiān)測的風力發(fā)電機組葉片的實時監(jiān)測信號；實時監(jiān)測信號包括應(yīng)變監(jiān)測點處迎風面和背風面的應(yīng)變數(shù)據(jù)、以及前緣和后緣的應(yīng)變數(shù)據(jù)；

步驟4，工控機或服務(wù)器根據(jù)步驟3中光纖加速度傳感器采集到的被監(jiān)測的風力發(fā)電機組葉片的實時加速度數(shù)據(jù)計算加速度信號時域和頻域分析值；根據(jù)光纖應(yīng)變片采集到的應(yīng)變監(jiān)測點處迎風面和背風面的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算得到葉片截面揮舞力矩，根據(jù)前緣和后緣的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算得到葉片截面擺振力矩；

步驟5，將所述步驟3中的實時加速度和步驟4中工控機或服務(wù)器計算得到的風力發(fā)電機組葉片的加速度時域和頻域數(shù)據(jù)，以及葉片截面揮舞力矩、葉片截面擺振力矩與風力發(fā)電機組葉片設(shè)定的參數(shù)閾值進行比對分析，判斷風力發(fā)電機組葉片目前的狀態(tài)，并對葉片狀態(tài)異常進行報警信號生成和發(fā)送。

2.如權(quán)利要求1所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟2中，在粘貼光纖加速度傳感器和光纖應(yīng)變片前，還需要對被監(jiān)測的風力發(fā)電機組上的粘貼位置進行包括灰塵清除、打磨、表面擦拭。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟3中，在進行信號采集前，先將步驟2中粘貼的光纖加速度傳感器和光纖應(yīng)變片與工控機或服務(wù)器連接，通過工控機或服務(wù)器測試光纖加速度傳感器和光纖應(yīng)變片信號傳輸狀態(tài)，以及調(diào)試載荷，調(diào)試完畢后開始信號采集。

4.如權(quán)利要求1所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟4中，所述時域分析主要包括平均值、峰峰值、有效值。

5.如權(quán)利要求1所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述頻域分析是對時域信號進行傅里葉變換，得到頻率響應(yīng)值。

6.如權(quán)利要求1、4或5所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟4中，根據(jù)光纖應(yīng)變片采集到的應(yīng)變監(jiān)測點處迎風面和背風面的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算得到葉片截面揮舞力矩，具體的，實測應(yīng)變監(jiān)測點處迎風面的應(yīng)變量為ε₁、應(yīng)變監(jiān)測點處背風面的應(yīng)變量為ε₂，則葉片截面揮舞力矩其中，EI為弦長坐標系下葉片揮舞方向抗彎剛度，R為應(yīng)變測點截面半徑。

7.如權(quán)利要求1、4或5所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟4中，根據(jù)應(yīng)變監(jiān)測點處前緣和后緣的應(yīng)變數(shù)據(jù)計算得到葉片截面擺振力矩，具體的，實測前緣的應(yīng)變數(shù)據(jù)為ε₁、后緣的應(yīng)變數(shù)據(jù)ε₂，則葉片截面擺振力矩其中，M₁和M₂分別表示僅由背風面和迎風面應(yīng)變計算得到的截面葉片彎矩，α表示前緣和后緣粘貼的光纖應(yīng)變片的連線與應(yīng)變測量截面水平中心線間夾角；EI₁為弦長坐標系下擺振方向的抗彎剛度，弦長坐標系即為以應(yīng)變測量截面的幾何前緣與后緣點間的中心點為原點、以何前緣與后緣點的連線為X軸的坐標系，E表示葉片材料的彈性模量，I₁表示截面慣性矩。

8.如權(quán)利要求1所述的一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組葉片狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述光纖光柵加速度、應(yīng)變傳感器均是由光纖光柵封裝而成。