一种用于风力发电机组的叶片监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于风力发电机组的叶片监测系统，至少包括图像采集单元以及智能控制单元，图像采集单元为一个以上的扫描式线激光双目立体摄像机，扫描式线激光双目立体摄像机由双目摄像机和线激光扫描仪集合而成，两者的视角可调；所述智能控制单元固定于机舱或底座内，包括柜体外壳、处理器、数据存储模块、电源模块和动力电缆，通过信号线与扫描式线激光双目立体摄像机连接，并通过光纤与风力发电机组的主控系统连接。本实用新型专利技术提供了一种集成度高、可靠性强、成本低，能够实现叶片状态的高精度捕捉以及叶片故障智能化判断的叶片监测系统。片监测系统。片监测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风力发电机组的叶片监测系统


[0001]本技术涉及风力发电机组叶片监测领域，具体为一种基于扫描式线激光双目立体摄像机的叶片监测系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组作为新能源的重要部分，其发展速度迅速，随着低风区的风资源应用及海上风电机组的快速发展，单机容量不断增加，叶轮直径不断增加，叶片本身所存在的隐患也随之增加。
[0003]在风力发电机组的实际使用中，一方面随着叶片尺寸的不断加长，在不同风载情况下，叶片存在摆振以及扭转情况，随叶片尺寸增加其变形量也随之增加，即旋转曲面在风载作用下叶片尺寸越大其变化量更大，到达叶片极限后易出现扫塔现象，尤其在高转速情况下出现扫塔现象，极易出现倒塌现象，造成重大经济损失及安全事故；另一方面，随着叶片尺寸的增加，对于叶片生产工艺及要求也越来越高，其成本不断增加，叶片运行过程中一旦出现裂纹、异常等情况如能被及时发现，对于机组安全运行及止损具有重要意义；同时，在低温环境下，如果叶片出现结冰现象将造成叶片启动性能的下降，及时发现叶片结冰现象，并进行有效的除冰，可有效避免发电量的损失。根据相关认证规范规定：叶尖与塔筒壁面最小距离，相对于叶片不变形的状态下的距离，机组运行状态下，不得小于30％，在机组顺桨停机状态下，不得小于5％，其中最小距离称之为叶尖塔筒净空。因而，通过监测机组净空值实现对机组状态及边桨状态监控，监测叶片表面状况并及时发现问题，对于有效确保机组安全运行及减少发电量损失是目前急需解决的问题。
[0004]现有技术中，风力发电机组上的叶片监测技术存在着以下两点不足：1、目前大多采用安装多个激光传感器或者雷达传感器的方式，来对风力发电机组的净空值进行监测，该种方式易受环境因素影响，导致数值的准确性较低不能很好地判断实际使用中的叶片状态，且设备布置复杂度和安装成本也较高。2、目前大多采用设置声音频信号传感器或者振动传感器的方式对叶片状态进行监测，该种方式所获取信息的准确性对环境要求较高，而在实际使用中易出现恶劣天气，同时该方式的排障性能单一，对叶片裂纹或结冰等异常状况不能及时发现。

技术实现思路

[0005]本技术解决了现有技术中的不足，提供了一种集成度高、可靠性强、成本低，能够实现叶片状态的高精度捕捉以及叶片故障智能化判断的叶片监测系统。
[0006]实现本技术上述目的所采用的的技术方案为：
[0007]一种用于风力发电机组的叶片监测系统，至少包括图像采集单元以及智能控制单元，所述图像采集单元为一个以上的扫描式线激光双目立体摄像机，所述扫描式线激光双目立体摄像机由用于捕获叶片实时图像的双目摄像机和用于对叶片辅助定位的线激光扫描仪集合而成，两者的视角可调；所述扫描式线激光双目立体摄像机安装于机舱前端底部
的开孔处、塔筒壁面或塔底中能够全面捕捉叶片图像的位置处，用于扫描式线激光双目立体摄像机捕捉图像；所述智能控制单元通过信号线与扫描式线激光双目立体摄像机连接，并通过光纤与风力发电机组的主控系统连接，所述智能控制单元固定于机舱机舱或底座内，智能控制单元包括柜体外壳、处理器、数据存储模块、电源模块和动力电缆，所述动力电缆连接处理器、数据存储模块和电源模块。
[0008]所述扫描式线激光双目立体摄像机安装于机舱前端底部开孔处，所述线激光扫描仪视角朝向叶片叶尖或塔筒，所述双目摄像机视角朝向叶片方向。
[0009]所述扫描式线激光双目立体摄像机安装于塔筒外壁，所述线激光扫描仪视角朝向叶片叶尖或塔筒，所述双目摄像机视角朝向叶片方向。
[0010]所述扫描式线激光双目立体摄像机呈凸字型结构，所述线激光扫描仪固定于双目摄像机顶部。
[0011]所述电源模块采用不间断电源，用于故障期间供电。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术提供的叶片监测系统中通过线激光扫描仪辅助定位叶片和塔筒，从而获取净空值，通过双目摄像机拍摄图像获取叶片状态，因此扫描式线激光双目立体摄像机可有效集成叶片监测所需设备，有效降低设备成本及布置复杂度，并规避多设备引起的可靠性问题，同时具有灵活调节安装位置、抗反光、抗吸光、耐候性强的优点。2、本技术提供的叶片监测系统通过线激光扫描仪和双目摄像机的协同应用，在实现净空值测量的同时获取三维成像数据，可更高效的判定叶片的裂纹、故障及结冰等异常情况的发生。3、本技术提供的叶片监测系统通过智能控制单元对扫描式线激光双目立体摄像机所采集的叶片三维图像信息进行对比及逻辑判定，使风电机组的叶片监测技术更加模块化、智能化和平价化。
附图说明
[0013]图1是实施例1提供的扫描式线激光双目立体摄像机布置于机舱的叶片监测系统原理示意图；
[0014]图2是实施例2提供的扫描式线激光双目立体摄像机布置于塔筒的叶片监测系统原理示意图；
[0015]图3是实施例2提供的扫描式线激光双目立体摄像机布置于塔筒的A
‑
A剖面示意图；
[0016]图4是实施例1提供的扫描式线激光双目立体摄像机监测及扫描成像范围示意图。
[0017]图中：1
‑
智能控制单元；2
‑
机舱；3
‑
信号线；4
‑
扫描式线激光双目立体摄像机；5
‑
叶片；6
‑
监测及扫描成像范围；7
‑
塔筒；8
‑
光纤；9
‑
双目摄像机；10
‑
线激光扫描仪。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本技术作进一步描述。
[0019]本技术提供的一种用于风力发电机组的叶片监测系统，至少包括图像采集单元以及智能控制单元1，所述图像采集单元为一个以上的扫描式线激光双目立体摄像机4，所述扫描式线激光双目立体摄像机由用于捕获叶片5实时图像的双目摄像机9和用于对叶片辅助定位的线激光扫描仪10集合而成，两者的视角可调；所述扫描式线激光双目立体摄
像机呈凸字型结构，所述线激光扫描仪固定于双目摄像机顶部；所述扫描式线激光双目立体摄像机安装于机舱前端底部、塔筒壁面或塔底中能够全面捕捉叶片图像的位置处，所述机舱前端底部设置有开孔，用于扫描式线激光双目立体摄像机捕捉图像；所述智能控制单元通过信号线与扫描式线激光双目立体摄像机连接，并通过光纤8与风力发电机组的主控系统连接，所述智能控制单元固定于机舱或底座内，智能控制单元包括柜体外壳、处理器、数据存储模块、电源模块和动力电缆，所述动力电缆连接处理器、数据存储模块和电源模块，所述电源模块采用不间断电源，用于故障期间供电。
[0020]实施例1
[0021]本实施例中扫描式线激光双目立体摄像机安装于机舱2前端底部开孔处，机舱前端底部设置有开孔，用于扫描式线激光双目立体摄像机捕捉图像，线激光扫描仪视角朝向叶片叶尖或塔筒7，双目摄像机视角朝向叶片方向,其结构如图1所示，监测及扫描成像范围6如图4所示，叶片与塔筒均在扫描式线激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组的叶片监测系统，至少包括图像采集单元以及智能控制单元，其特征在于：所述图像采集单元为一个以上的扫描式线激光双目立体摄像机，所述扫描式线激光双目立体摄像机由用于捕获叶片实时图像的双目摄像机和用于对叶片辅助定位的线激光扫描仪集合而成，两者的视角可调；所述扫描式线激光双目立体摄像机安装于机舱前端底部的开孔处、塔筒壁面或塔底中能够全面捕捉叶片图像的位置处，用于扫描式线激光双目立体摄像机捕捉图像；所述智能控制单元通过信号线与扫描式线激光双目立体摄像机连接，并通过光纤与风力发电机组的主控系统连接，所述智能控制单元固定于机舱或底座内，智能控制单元包括柜体外壳、处理器、数据存储模块、电源模块和动力电缆，所述动力电缆连接处理器、数据存储模块和电源模块。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：程庆阳，蔡云龙，梁伟林，董兆宇，
申请(专利权)人：陕西中科启航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：