基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统，桨叶和轮毂之间通过若干螺栓连接固定。桨叶的根部的法兰面上沿周向均布有若干光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的第一固定端连接在桨叶上，光纤光栅传感器的第二固定端连接在风机的风轮上。轮毂内设有解调仪和wifi模块，光纤光栅传感器的信号输出端与解调仪的信号输入端连接，解调仪的信号输出端通过wifi模块与机舱内的控制柜通过wifi信号无线连接，控制柜与外部的风场控制平台通过信号线有线连接。本实用新型专利技术的有益效果：可实现实时监测风轮上桨叶与轮毂的连接处的安全健康，及时预测故障，保证桨叶工作时的力学特性，最大限度地减少宕机时间，节省大量开支，延长使用寿命。延长使用寿命。延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统


[0001]本技术涉及风机结构安全监测的
，特别涉及一种基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统。

技术介绍

[0002]风力发电的效率需要通过连续监测风机的结构和部件来预测故障，及早发现损坏，防止关键结构故障，减少干预时间和修理费用，这能最大限度地减少宕机时间，节省大量开支，延长使用寿命。
[0003]风机一般由塔筒、机舱及风轮组成，塔筒固定在地面，机舱连接在塔筒的顶端，风轮转动连接在机舱上，其中，风轮又主要包括桨叶和固定桨叶的轮毂。桨叶的根部与轮毂之间通过桨叶法兰面上的若干螺栓连接，桨叶在工作过程中，因长期承受交变负荷作用，容易在螺栓连接处出现脱层、裂纹、磨损等机械损伤，这些损伤会不同程度地影响到桨叶的力学特性。另外，在风力的作用下，桨叶和轮毂除了受到风力的作用和自身重力的作用，还有风机的机舱中由于平衡电磁力矩导致的齿轮箱或是永磁发电机的扭力臂对风轮的力矩，而这些力矩最终要由桨叶法兰面上的螺栓来承担，这也会加剧螺栓连接处出现脱层、裂纹、磨损等机械损伤，进而影响到桨叶的力学特性。
[0004]现有的风机没有对风轮上桨叶与轮毂的连接处的安全健康监测功能，不能及时预测这一关键连接部位的故障。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本技术提供一种基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统。
[0006]为实现上述目的，本技术提出的基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统，包括：桨叶和轮毂，桨叶的根部的法兰面上沿周向设有若干螺栓，桨叶和轮毂之间通过若干螺栓连接固定。桨叶的根部的法兰面上沿周向均布有若干光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的第一固定端连接在桨叶上，光纤光栅传感器的第二固定端连接在风机的风轮上。风机的轮毂内设有解调仪和wifi模块，光纤光栅传感器的信号输出端与解调仪的信号输入端连接，解调仪的信号输出端与wifi模块的信号输入端连接，wifi模块的信号输出端与风机的机舱内的控制柜通过wifi信号无线连接，控制柜与外部的风场控制平台通过信号线有线连接。
[0007]优选地，光纤光栅传感器和螺栓沿同一圆周轨迹分布。
[0008]优选地，光纤光栅传感器的第一固定端连接在桨叶内1.5m～1.8m深处。
[0009]优选地，信号线为以太网线或者RS458数据线或者CAN总线。
[0010]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：通过在桨叶根部的法兰面上沿周向均布有若干光纤光栅传感器，采集桨叶根部与轮毂的连接处的机械损伤信息，并将采集到的信息传输给风场控制平台，可实现实时监测风轮上桨叶与轮毂的连接处的安全健康，
及时预测故障，保证桨叶工作时的力学特性，从而，最大限度地减少宕机时间，节省大量开支，延长使用寿命。而且，采用光纤光栅传感器，相较于普通传感器，传感器不需要供电，防水防盐雾性能极好，可长距级联，可无损拆装，且灵敏度高
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0012]图1为本技术一实施例的整体结构模块示意图；
[0013]图2为本技术一实施例中的整体结构图桨叶、轮毂、光纤光栅传感器及解调仪的安装结构平面示意图；
[0014]图3为本技术一实施例中桨叶的立体结构图；
[0015]本技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0016]本技术提出一种基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统。
[0017]参照图1
‑
3，图1为本技术一实施例的整体结构模块示意图，图2为本技术一实施例中的整体结构图桨叶、轮毂、光纤光栅传感器及解调仪的安装结构平面示意图，图3为本技术一实施例中桨叶的立体结构图。
[0018]如图1
‑
3所示(图1中实线表示机械固定连接，虚线表示信号连接)，在本技术实施例中，该基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统，包括：桨叶1和轮毂2，桨叶1的根部的法兰面上沿周向设有若干螺栓3，桨叶1和轮毂2之间通过若干螺栓3连接固定。桨叶1的根部的法兰面上沿周向均布有四个光纤光栅传感器4，光纤光栅传感器4和螺栓3沿同一圆周轨迹分布，不用额外增加安装光纤光栅传感器4的体积空间，最大程度为桨叶1减重。光纤光栅传感器4的第一固定端连接在桨叶1上，光纤光栅传感器4的第二固定端连接在风机的风轮上。其中，光纤光栅传感器4的第一固定端连接在桨叶1内1.5m～1.8m深处，可对桨叶1整个根部的机械损伤进行检测，提高监测范围和精度。
[0019]风机的轮毂2内设有解调仪5和wifi模块6，光纤光栅传感器4的信号输出端与解调仪5的信号输入端连接，解调仪5的信号输出端与wifi模块6的信号输入端连接，wifi模块6的信号输出端与风机的机舱7内的控制柜8通过wifi信号无线连接，控制柜8与外部的风场控制平台9通过信号线10有线连接。其中，解调仪5和机舱7内的控制柜8通过wifi模块6无线连接，以及，控制柜8与风场控制平台9通过信号线10有线连接均采用现有技术实现。信号线10为以太网线，以保证远距离通讯的畅通性。应当说明的是，在本实施例的其它实施方式中，信号线10还可以为RS458数据线或者CAN总线。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：通过在桨叶1根部的法兰面上沿周向均布有若干光纤光栅传感器4，采集桨叶1根部与轮毂2的连接处的机械损伤信息，并将采集到的信息传输给风场控制平台9，可实现实时监测风轮上桨叶1与轮毂2的连接处的安全健康，及时预测故障，保证桨叶1工作时的力学特性，从而，最大限度地减少宕机时间，节省
大量开支，延长使用寿命。而且，采用光纤光栅传感器4，相较于普通传感器，传感器不需要供电，防水防盐雾性能极好，可长距级联，可无损拆装，且灵敏度高。
[0021]以上所述仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是在本技术的技术构思下，利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
均包括在本技术的专利保护范围内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感的风机结构安全健康监测系统，其特征在于，包括：桨叶和轮毂，所述桨叶的根部的法兰面上沿周向设有若干螺栓，所述桨叶和所述轮毂之间通过若干所述螺栓连接固定；所述桨叶的根部的法兰面上沿周向均布有若干光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的第一固定端连接在桨叶上，所述光纤光栅传感器的第二固定端连接在风机的风轮上；风机的轮毂内设有解调仪和wifi模块，所述光纤光栅传感器的信号输出端与所述解调仪的信号输入端连接，所述解调仪的信号输出端与所述wifi模块的信号输入端连接，所述wifi模块的信号输出端与风机的机舱内的控制柜通...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱佳佳，刘术，韦广，陈建辉，
申请(专利权)人：深圳中科传感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：