一种风电机组叶片在线监测系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风电机组叶片在线监测系统及其工作方法，属于风力发电领域。本发明专利技术包括激光传感器保持架、激光传感器、数据采集设备、传感器供电输出接口、塔基光纤预留接口、光纤和数据存储及分析装置；激光传感器通过激光传感器保持架环绕在塔筒的外壁上，且激光传感器距地面的高度高于叶片竖直向下时叶尖位置距地面高度的0.5‑2米；数据采集设备与激光传感器连接，且数据采集设备与塔基光纤预留接口连接，并通过光纤与数据存储及分析装置连接；传感器供电输出接口与激光传感器连接。该系统的搭建，可以对叶片覆冰、开裂、断裂、桨叶角度不一致等诊断，实现叶片的在线监测及分析功能，避免叶片断裂等事故的发生，保障风电机组安全运行。

An on-line monitoring system for wind turbine blades and its working method

The invention relates to an on-line monitoring system for wind turbine blades and its working method, belonging to the field of wind power generation. The invention comprises a laser sensor cage, a laser sensor, a data acquisition device, a sensor power supply output interface, a tower-based optical fiber reserved interface, an optical fiber and a data storage and analysis device; a laser sensor is surrounded by a laser sensor cage on the outer wall of the tower barrel, and the height of the laser sensor from the ground is higher than 0.5 of the blade tip position from the ground height when the blade is vertical downward. 2 meters; the data acquisition equipment is connected with the laser sensor, and the data acquisition equipment is connected with the reserved interface of the tower-based optical fiber, and is connected with the data storage and analysis device through the optical fiber; the power supply output interface of the sensor is connected with the laser sensor. The system can diagnose the blade icing, cracking, fracture and inconsistent blade angle, realize the on-line monitoring and analysis function of the blade, avoid the occurrence of blade breakage accidents, and ensure the safe operation of wind turbines.

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组叶片在线监测系统及其工作方法
本专利技术涉及一种风电机组叶片在线监测系统及其工作方法，属于风力发电领域。
技术介绍
在国家大力发展风电的政策驱动下，近年来国内整个风电产业高速发展，然而由于我国风电关键技术的研究起步晚、整机设计制造技术依赖国外，快速发展也带来了很多问题。不断发展的风力发电技术以及不断增加的装机容量，使得风电作为新型能源在全球能源结构中所占的比例越来越高。然而，风电的快速增长导致风电行业面临风电机组运维成本不断增高的问题，陆上风电机组运维费用占到实际电价的10%-15%，而海上风电机组的运维费用占到总成本的25%-30%。其中，风机叶片作为风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%-20%，其运行健康状态直接关系到风机整体性能和企业生产效益。但是，在国内外现有风力发电机组运行过程中，风机叶片故障频发。究其根本，一方面由于风机叶片自身结构受限：风机叶片主要由外壳、腹板等部件构成，风机叶片外壳部分，由两个半壳胶合构成，具有较复杂的空气动力学造型，叶片外壳由腹板支撑，并承担叶片所受到的弯曲载荷。这种胶合结构本身就导致了叶片的强度较低，抗形变能力差，如申请号为201610169477.1的中国专利；另一方面，由于风电机组所处环境恶劣：雷击、大风、寒冷、结冰等气候因素，会导致叶片胶合材料疲劳和叶片结构受损，甚至会导致叶片脱落，并可能会进一步引发倒塔等重大事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种风电机组叶片在线监测系统及其工作方法，可以实现叶片覆冰、叶片开裂、桨叶角度不一致等诊断功能，并对监测数据及分析结果实时展示。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种风电机组叶片在线监测系统，其特征在于，包括激光传感器保持架、激光传感器、数据采集设备、传感器供电输出接口、塔基光纤预留接口、光纤和数据存储及分析装置；所述激光传感器通过激光传感器保持架环绕在塔筒的外壁上，且激光传感器距地面的高度高于叶片竖直向下时叶尖位置距地面高度的0.5-2米；所述数据采集设备与激光传感器连接，且数据采集设备与塔基光纤预留接口连接，并通过光纤与数据存储及分析装置连接；所述传感器供电输出接口与激光传感器连接。进一步而言，所述激光传感器保持架上安装有8个激光传感器，且激光传感器均匀周向布置在塔筒的外壁上。进一步而言，所述激光传感器距地面的高度高于叶片转至竖直向下方向时叶尖位置的1米。上述的风电机组叶片在线监测系统的工作方法如下：（1）激光传感器采集叶片转至竖直向下时叶尖与塔筒之间的距离，利用塔基光纤预留接口及网络架构，将数据实时传输至中控室或区域集控室；（2）中控室或区域集控室配置数据库服务器，接收各风机传输的实时数据并存储；（3）中控室或区域集控中心配置数据分析服务器，对实时采集的数据进行分析，通过计算三支叶片在一个转动周期过程中与塔筒的距离差值，实现叶片的监测分析及诊断；并配置展示系统，对监测系统采集的原始数据及分析结果进行展示。进一步而言，采集的数据及分析结果以网页形式进行展示。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）实时监测叶片距离塔筒的距离，实现叶片转动过程中的形变分析；（2）通过对比一个转动周期内3只叶片距离塔筒的距离，实现叶片裂化趋势的趋势跟踪；（3）通过对比距离，实现叶片覆冰、开裂、断裂诊断，实现叶片的在线监测及分析功能，避免叶片断裂等事故的发生，保障风电机组安全运行。附图说明图1是本专利技术实施例的风电机组叶片在线监测系统的整体结构示意图。图中：激光传感器保持架1、激光传感器2、数据采集设备3、传感器供电输出接口4、塔基光纤预留接口5、光纤6、数据存储及分析装置7、塔筒8、叶片9。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例。参见图1，一种风电机组叶片在线监测系统，包括激光传感器保持架1、激光传感器2、数据采集设备3、传感器供电输出接口4、塔基光纤预留接口5、光纤6和数据存储及分析装置7；激光传感器2通过激光传感器保持架1环绕在塔筒8的外壁上，且激光传感器2距地面的高度高于叶片9竖直向下时叶尖位置距地面高度的0.5-2米；数据采集设备3与激光传感器2连接，且数据采集设备3与塔基光纤预留接口5连接，并通过光纤6与数据存储及分析装置7连接；传感器供电输出接口4与激光传感器2连接。本实施例中，激光传感器保持架1上安装有8个激光传感器2，且激光传感器2均匀周向布置在塔筒8的外壁上。本实施例中，激光传感器2距地面的高度高于叶片9转至竖直向下方向时叶尖位置的1米。上述的风电机组叶片在线监测系统的工作方法如下：（1）激光传感器2采集叶片9转至竖直向下时叶尖与塔筒8之间的距离，采集的数据经过塔基光纤预留接口5，利用预埋的塔基光纤预留接口5，将数据实时传输至中控室或区域集控室，激光传感器2供电由塔基控制柜提供；（2）中控室或区域集控室配置数据库服务器，接收各风机传输的实时数据并存储；（3）中控室或区域集控中心配置数据分析服务器，对实时采集的数据进行分析，通过计算三支叶片9在一个转动周期过程中与塔筒8的距离差值，实现叶片9的监测分析及诊断；并配置展示系统，对监测系统采集的原始数据及分析结果进行展示。本实施例中，采集的数据及分析结果以网页形式进行展示。虽然本专利技术以实施例公开如上，但其并非用以限定本专利技术的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本专利技术的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组叶片在线监测系统，其特征在于，包括激光传感器保持架、激光传感器、数据采集设备、传感器供电输出接口、塔基光纤预留接口、光纤和数据存储及分析装置；所述激光传感器通过激光传感器保持架环绕在塔筒的外壁上，且激光传感器距地面的高度高于叶片竖直向下时叶尖位置距地面高度的0.5‑2米；所述数据采集设备与激光传感器连接，且数据采集设备与塔基光纤预留接口连接，并通过光纤与数据存储及分析装置连接；所述传感器供电输出接口与激光传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组叶片在线监测系统，其特征在于，包括激光传感器保持架、激光传感器、数据采集设备、传感器供电输出接口、塔基光纤预留接口、光纤和数据存储及分析装置；所述激光传感器通过激光传感器保持架环绕在塔筒的外壁上，且激光传感器距地面的高度高于叶片竖直向下时叶尖位置距地面高度的0.5-2米；所述数据采集设备与激光传感器连接，且数据采集设备与塔基光纤预留接口连接，并通过光纤与数据存储及分析装置连接；所述传感器供电输出接口与激光传感器连接。2.根据权利要求1所述的风电机组叶片在线监测系统，其特征在于，所述激光传感器保持架上安装有8个激光传感器，且激光传感器均匀周向布置在塔筒的外壁上。3.根据权利要求2所述的风电机组叶片在线监测系统，其特征在于，所述激光传感器距地面的高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德同，范炜，钟天宇，刘庆超，刘晓光，张伟，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33