本发明专利技术公开了一种基于无人直升机的风电叶片缺陷损伤检查方法及检查系统，通过在小型无人直升机上设置光、热、声信号采集装置，操纵无人直升机接近风电场风机塔上的叶片，采集叶片的光、热、声信号，记录或传回信号，供地面工作人员分析叶片状态，使得叶片的损伤和缺陷能够被及时发现并采取相应措施，提高叶片的运行可靠性，避免叶片断裂坠落等重大事故的发生。本发明专利技术检查系统包括小型无人直升机，控制器，微型可见光图像采集器，微型红外热像仪，声音传感器，距离传感器，信号发射装置，信号接收及处理装置。本发明专利技术检查系统能够近距离获取叶片的光、热、声信号，信息准确可靠；操作方便，检查时间短。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于无人直升机的风电叶片缺陷损伤检查方法及检查系统，通过在小型无人直升机上设置光、热、声信号采集装置，操纵无人直升机接近风电场风机塔上的叶片，采集叶片的光、热、声信号，记录或传回信号，供地面工作人员分析叶片状态，使得叶片的损伤和缺陷能够被及时发现并采取相应措施，提高叶片的运行可靠性，避免叶片断裂坠落等重大事故的发生。本专利技术检查系统包括小型无人直升机，控制器，微型可见光图像采集器，微型红外热像仪，声音传感器，距离传感器，信号发射装置，信号接收及处理装置。本专利技术检查系统能够近距离获取叶片的光、热、声信号，信息准确可靠；操作方便，检查时间短。【专利说明】基于无人直升机的风电叶片缺陷损伤检查方法及检查系统
本专利技术涉及风力发电机叶片状态检查技术，具体涉及叶片处于在塔状态下的近距 离检查，属于风力发电安全保障领域。
技术介绍
风力发电机叶片（以下简称"叶片"）是风电系统中的实现风能向电能转换的重要 部件。叶片安装在风电塔架上，在风力作用下绕轴转动，带动发电机产生电能。随着风能开 发事业的发展，风电机组大型化的特征越来越明显，风电塔架越来越高，叶片尺寸也越来越 大。塔架的增高使得攀爬、吊架检查更加困难，尺寸增大使得叶片受风沙、冻雨、腐蚀环境等 作用的区域增大，同时叶片的运输、更换也更加困难。叶片不断提高的安全性要求和不断增 加的检查困难之间的矛盾更加突出。 叶片在运行过程中，风沙等硬质物体长时间作用于叶片表面形成沙眼，一般沙眼 初期尺寸很小，约为毫米级。在持续风沙、盐雾气氛、细菌等因素的共同作用下，沙眼密度不 断增加，会破坏叶片应有的表面形状和气动特性，降低风能转换效率。部分沙眼在扩大的过 程中互相连通，形成剥蚀，甚至发展为部分脱落；也有部分沙眼深度增加，形成通腔沙眼，产 生较大尺寸腐蚀、积水等损伤，成为叶片失效源。横纹是在温度剧烈变化、复杂受力等多种 因素作用下形成的在叶片表面与叶片轴线相垂直的裂纹。初期横纹长度一般为厘米级。在 叶片弯曲应力作用下，横纹具有扩展的趋势，将导致叶片丧失承受弯曲应力的能力，造成叶 片折断，产生较大事故。叶片的大型化使得制造过程中前、后缘处结合强度不高区域产生的 几率增大，服役过程中在外载荷作用下容易沿轴向开裂，轴向开裂发生之初一般也是厘米 或分米级。在环境、受力等因素作用下，叶片前后表面与主梁间的粘合区域有可能脱离，连 接作用丧失，叶片前后表面与主梁无法共同承载，整体强度急剧下降，形成脱粘损伤。脱粘 损伤的发生发展也有其过程，初期的脱粘区域也是厘米或分米量级。低温、冻雨等会使得叶 片表面结冰，冰块会影响风机的正常运行。 叶片在风电塔架顶端运行，维护人员不易接近，日常巡查以地面远距离（80?100 米）观察为主，上述叶片常见损伤中，早期的沙眼、剥蚀、横纹、纵向开裂、脱粘等均较小，地 面远距离观察难以发现；表面结冰虽然尺寸较大，但无色透明，地面远距离观察也难以发 现。通过攀爬、吊架等可以进行近距离观察，但时间较长，难以实施大密度检查，使得很多缺 陷或损伤在早期不易发现，为风机运行留下了较大的安全隐患。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于无人直升机的风电叶片缺陷损伤检 查方法及检查系统，能够在风力发电机继续运行的过程中，十分便捷且准确的判断叶片是 否出现缺陷和损伤。 技术方案：一种风力发电机叶片损伤近距离检查方法，包括以下步骤： 步骤（1)，操纵安装了微型可见光图像采集器、微型红外热像仪、微型声音传感器、 距离传感器以及无线信号发射系统的无人直升机接近在塔风力发电机叶片； 步骤（2)，通过所述距离传感器检测无人直升机和叶片的距离，并根据该距离信息 控制无人机与叶片的距离； 步骤（3)，通过无人直升机上的所述微型可见光图像采集器、微型红外热像仪、微 型声音传感器分别采集叶片待检测部位的可见光图像、红外热像图以及风力发电机的声场 信号； 步骤（4)，无人直升机上无线信号发射系统将采集到的可见光图像、红外热像图和 声场信号传回地面分析系统； 步骤（5)，地面分析系统处理接收的可见光图像、红外热像图和声场信号后，输出 叶片是否出现损伤以及损伤程度的判断结果。 进一步的，所述步骤（3)中采集的声场信号包括叶片在风力作用下产生的音频信 号，还包括风力发电机的环境噪声信号。 进一步的，所述步骤（3)中采集的声场信号包括风电塔机舱的音频信号。 一种风力发电机叶片损伤近距离检查系统，包括地面分析系统、无人直升机，以及 安装在所述无人直升机上的控制器、信号发射器、微型可见光图像采集器、微型红外热像 仪、微型声音传感器、距离传感器；所述微型可见光图像采集器用于采集风力发电机叶片待 检测部位的可见光图像，所述微型红外热像仪用于采集风力发电机叶片待检测部位的红外 热像图，所述微型声音传感器用于采集风力发电机的声场信号，所述距离传感器用于检测 无人直升机和风力发电机叶片之间的距离；所述控制器用于根据所述距离信息控制无人直 升机和风力发电机叶片之间的距离，并控制所述信号发射器将检测得到的可见光图像、红 外热像图以及声场信号传给地面分析系统。 进一步的，所述微型声音传感器包括信号处理电路以及连接所述信号处理电路的 麦克风；所述麦克风用于米集叶片在风力作用下产生的音频信号、环境噪声信号以及风电 塔机舱的音频信号。 有益效果：本专利技术的一种基于无人直升机的风电叶片缺陷损伤检查方法及检查系 统，可在不影响叶片在塔状态的情况下，根据直升机上距离传感器检测的与叶片的距离，操 纵无人直升机接近叶片，由无人直升机上携带的传感器获得叶片表面的可见光图像、红外 热像图和噪声信号，并通过发射器将信号传回地面分析系统，分析系统计算、分析其特征， 从而判断是否出现缺陷和损伤。 与现有的检测方法先比，本专利技术具有以下突出优点： 1、可以实现对风电场风力发电机叶片状态的近距离检查，避免了地面远距离观察 的不利因素影响，更加客观准确；且无需通过攀爬、吊架等进行近距离观察，十分便捷，费时 较短，费用较低，可以提高对叶片的检查密度； 2、近距离获得的叶片的可见光图像、红外热像图和噪声信号对缺陷和损伤较敏 感，分别对这三种信号进行处理分析得到叶片是否存在缺陷和损伤的结果后，综合三种检 测数据的判断结果，相对单一检测手段，本专利技术方法可以准确、及时发现早期的缺陷和损 伤，从而能够及时采取措施，避免缺陷和损伤的扩大。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术检查系统的使用示意图； 图2为本专利技术检查系统中无人直升机平台的结构示意框图； 图中示出：1、无人直升机；2、控制器；3、信号发射器；4、微型可见光图像采集器； 5、微型红外热像仪；6、微型声音传感器；7、距离传感器；8、地面计算机。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。 如图1所示，叶片被安装于风电塔架，其表面在风沙、腐蚀性气体、雷击、大范围温 差等的作用下，容易产生面层剥蚀、局部脱落、成片沙眼、表面开裂、表面结冰等缺陷或损 伤，这些缺陷或损伤在初期都具有尺寸较小、不易被发现等特点。在继续运行的过程中，这 些缺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电机叶片损伤近距离检查方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤(1)，操纵安装了微型可见光图像采集器、微型红外热像仪、微型声音传感器、距离传感器以及无线信号发射系统的无人直升机接近在塔风力发电机叶片； 步骤(2)，通过所述距离传感器检测无人直升机和叶片的距离，并根据该距离信息控制无人机与叶片的距离； 步骤(3)，通过无人直升机上的所述微型可见光图像采集器、微型红外热像仪、微型声音传感器分别采集叶片待检测部位的可见光图像、红外热像图以及风力发电机的声场信号； 步骤(4)，无人直升机上无线信号发射系统将采集到的可见光图像、红外热像图和声场信号传回地面分析系统； 步骤(5)，地面分析系统处理接收的可见光图像、红外热像图和声场信号后，输出叶片是否出现损伤以及损伤程度的判断结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周克印，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。