风力发电机叶片结冰在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种风力发电机叶片结冰在线监测装置，设置有数据采集单元，所述数据采集单元包括适宜采集叶片载荷信号和振动信号的传感器和数据采集站，其中所述传感器安装在至少一个叶片的内表面上；本实用新型专利技术中的在线监测装置通过加装传感器，获得风机叶片上的载荷和振动实时信号和工况信息，并通过数据采集单元进行载荷、振动及相关信号的定时采集，由此获得风机叶轮设备的运行状态信息。从而能够自动、实时地采集、存储、上传、分析数据，能够帮助识别是否存在结冰，实现结冰监测。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机叶片结冰在线监测装置
本技术涉及风力发电机组故障诊断领域，具体涉及一种风力发电机叶片结冰在线监测装置。
技术介绍
叶片是风电机组最关键的部位之一，其状态的好坏直接影响整机的运行安全和发电效率，叶片由昂贵的复合材料制成，其加工成本约占整个机组的20％左右。在风电机组运行过程中，低温环境会给叶片乃至整个风机带来严峻的考验，单就叶片而言，低温环境会导致叶片发生结冰问题、材料及结构性能改变的问题、载荷改变的问题等；对于风电机组的风机部件而言，当叶片附着较大质量的冰层时，会改变风机叶片的振动，进而改变其动态响应行为；结冰会导致叶片称重不平衡或不对称，这会进一步导致风机部件受到影响；由于结冰改变了风机部件的振动，有可能引起部件间的共振，也会增大风机部件的疲劳载荷。并且，低温导致的结冰和空气密度的上升可能会增大载荷和最大功率输出，如果风机没能自动反应，电机或传动链则可能会被烧坏，齿轮箱可能发生过载或损坏。同时，风电机组的控制系统也会受到影响，由于结冰改变了叶片的气动外形，从而导致了叶片失速可能比设计预期提前或延后，那么电动或液压变桨控制对应的配置也应随之改变。叶片结冰还会导致风机的检测信号系统发生故障从而反馈错误信号。上述叶片结冰带来的一系列问题直接影响了风电机组运行的安全性并有可能导致机组停运，而运行小时数的降低会直接影响风电项目的经济性。并且，除了风机本身运行的安全性，其周围环境的安全性也会受到低温或结冰的影响。风机运行时抛出的冰层碎块或掉落的大冰块可能会伤害到风机附近的人或物。由于叶片结冰存在极大的危害，目前其可谓风电领域的一个全球范围的难题。在内陆地区特别是山区，大尺寸风机在运行和停机时都会受到叶片结冰的影响，危害尤其严重。因此，如何研究一种能够监测叶片是否结冰的装置，随时对机组进行监测，以便于工作人员及时采取措施，这对风电机组的运行而言具有十分重要的意义
技术实现思路
本技术解决的是现有技术中的叶片结冰监测设备存在的检测精度低、可靠性低或造价昂贵的技术问题，进而提供一种监测精度高、成本低廉的叶片结冰在线监测装置。本技术解决上述技术问题采用的技术方案为：一种风力发电机叶片结冰在线监测装置，包括：数据采集单元，所述数据采集单元包括适宜采集叶片载荷信号和振动信号的传感器和数据采集站，其中所述传感器安装在至少一个叶片的内表面上；所述数据采集站与所述传感器通过信号线缆连接，所述数据采集站安装在位于三个叶片中心处的轮毂内。还设置有数据交换单元和监测服务器；所述数据交换单元与所述数据采集站连接，接收所述数据采集站传递的数据；所述监测服务器与所述数据交换单元连接，接收所述数据交换单元传递的数据。所述传感器设置有三个，三个所述传感器分别安装在三个叶片的内表面上。每个所述传感器与所述轮毂之间的距离小于或者等于所述叶片长度的二分之一。所述监测服务器还与风力发电控制系统连接。所述监测服务器设置有故障情况判断模块。所述传感器为载荷传感器模块、振动传感器模块和温度传感器模块的集成模块，适宜于采集叶片的载荷信号、振动信号和温度数据。还设置有报警模块，所述报警模块与所述故障情况判断模块连接设置。本技术所述风力发电机叶片结冰在线监测装置的优点在于：本技术所述的风力发电机叶片结冰在线监测装置，通过加装传感器，获得风机叶片上的载荷和振动实时信号和工况信息，并通过数据采集单元进行载荷、振动及相关信号的定时采集，由此获得风机叶轮设备的运行状态信息。从而能够自动、实时地采集、存储、上传、分析数据，能够帮助识别是否存在结冰，实现结冰监测。为了使本技术所述的风力发电机叶片结冰在线监测装置的技术方案更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图对本技术中的技术方案进行进一步的描述。附图说明如图1所示是本技术所述的风力发电机叶片结冰在线监测装置的安装示意图；1-叶片；2-传感器；3-数据采集站；4-三个叶片中心处的轮毂；5-数据交换单元；6-监测服务器；7-远程客户端。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。本实施例提供了一种风力发电机叶片1结冰在线监测装置，包括:数据采集单元，所述数据采集装置包括传感器2和数据采集站3，本实施例中，所述传感器2为振动传感器模块和载荷传感器模块的集成模块，适宜于采集所述叶片的振动信号。其中所述传感器安装在至少一个叶片1的内表面上，作为优选的实施方式，本实施例中所述传感器设置有三个，分别安装在三个叶片1的内表面上；所述传感器与所述轮毂之间的距离占所述叶片长度的不超过二分之一。所述数据采集站3与所述传感器通过信号线缆连接，适宜于采集所述传感器的监测信号，所述数据采集站安装在位于三个叶片1中心处的轮毂4内。所述在线监测装置还设置有数据交换单元5和监测服务器6，所述数据交换单元5与所述数据采集站3连接，接收所述数据采集站3传递的监测信号并传输至环网。本实施例中所述数据交换单元5为交换机。监测服务器6用于接收所述数据交换单元传递的数据信息，同时所述监测服务器6还与风力发电机控制系统连接，用于接收风机的工况信息数据，并将报警信息反馈给风电发电机控制系统调整其控制策略；所述监测服务器6对接收到的信息进行处理，定时将所述载荷数据和振动数据监测值和与获取监测值时的工况信息数据相同条件下对应的所述载荷和振动数据基础值进行比对，所述基础值是指不结冰状态下所述载荷数据和振动数据的值，计算出二者偏差的绝对值；当有至少一个叶片的载荷数据监测值和振动数据监测值与其载荷数据基础值和振动数据基础值的偏差绝对值的统计值大于阈值时判断发生叶片结冰，本实施例中所述阈值为9％。作为优选的实施方式，所述监测服务器进一步包括故障情况判断模块，所述故障情况判断模块存储有所述阈值，用于计算所述叶片1的载荷数据监测值和振动数据监测值与其载荷数据基础值和振动数据基础值的偏差绝对值的统计值，并将所述统计值与所述阈值进行比较，判断叶片1是否结冰。同样作为优选的实施方式，所述监测服务器还设置有结冰量估算模块，所述结冰量估算模块根据所述统计值估算所述叶片上的结冰量。所述监测装置还设置有远程客户端7，所述远程客户端7适宜于通过互联网访问所述监测服务器。使用本实施例中所述在线监测装置的在线监测方法，包括：基础数据的采集：在叶片1不结冰状态下，采集至少一个叶片1的振动数据基础值和叶片1的工况信息数据的基础值，其中所述工况信息数据包括叶片转速数据、叶片桨距角数据、风力发电机的功率数据、风力发电机所在位置的风速数据和风向数据；结冰在线监测：完成基础数据的采集后，监测所述叶片的载荷数据、振动数据和叶片的工况信息数据，并定时将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机叶片结冰在线监测装置，其特征在于，包括：数据采集单元，所述数据采集单元包括适宜采集叶片载荷信号和振动信号的传感器和数据采集站，其中所述传感器安装在至少一个叶片的内表面上；所述数据采集站与所述传感器通过信号线缆连接，所述数据采集站安装在位于三个叶片中心处的轮毂内。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机叶片结冰在线监测装置，其特征在于，包括：数据采集单元，所述数据采集单元包括适宜采集叶片载荷信号和振动信号的传感器和数据采集站，其中所述传感器安装在至少一个叶片的内表面上；所述数据采集站与所述传感器通过信号线缆连接，所述数据采集站安装在位于三个叶片中心处的轮毂内。2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片结冰在线监测装置，其特征在于，还设置有数据交换单元和监测服务器；所述数据交换单元与所述数据采集站连接，接收所述数据采集站传递的数据；所述监测服务器与所述数据交换单元连接，接收所述数据交换单元传递的数据。3.根据权利要求1或2所述的结冰在线监测装置，其特征在于，所述传感器设置有三个，三个所述传感器分别安装在三个叶片的内表面上。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：林子晗，尹旭晔，
申请(专利权)人：浙江中自庆安新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33