本发明专利技术公开了一种风力机叶片应变监测方法，其可实现风力机叶片健康状态的实时监测，可降低时间成本，可提高评估准确性，该方法包括：采集风力机叶片的应变片电压信号，对应变片电压信号进行前置处理，获取处理应变片电压信号，并依次发送给主控制器、远程终端，计算叶片的应变值，计算运行叶片对应应变监测位置的运行载荷测试值，将叶片等效疲劳载荷设计值转化为1Hz下等效疲劳载荷，获取运行载荷测试值与1Hz下等效疲劳载荷的偏差D1、偏差D2，判断偏差D1、偏差D2是否在预设比例阈值范围内，若是，则表明叶片健康，反之，则表明叶片不健康，通过远程终端发出预警，通过显示屏对监测结果进行显示。显示。显示。
【技术实现步骤摘要】
一种风力机叶片应变评估方法及系统
[0001]本专利技术涉及风力发电设备
，具体为一种风力机叶片应变评估方法及系统，该方法将风力机叶片应变特征转化为运行载荷测试值，基于运行载荷测试值与设计值偏差的对比结果进行叶片健康监测。
技术介绍
[0002]叶片作为大型风力发电机组的核心部件，其健康状态直接影响了能源生产的长期、安全、可靠运行，若叶片发生断裂，则极易导致巨大经济损失，甚至引起严重安全事故。因此，尽早发现叶片损伤并对其进行及时修复，对于延长叶片寿命、节省风机运维成本以及减少恶性事故等具有至关重要的作用。
[0003]目前常用的叶片损伤检测方式是停机定检，停机定检指检测人员定期对风力机叶片进行检测，检测时风力机停机，但这种停机定检的方法不仅需要检测人员爬上风力机叶片，存在摔伤危险，而且停机损失大，监测成本高，无法实现对损伤事件的实时动态捕捉，更无法实现断裂预警。因此，开发一种能够实现叶片损坏事件的实时动态捕捉，并能够实现叶片健康状态远程监测的监测系统成为了目前叶片制造及运维行业的研究热点。
[0004]现有技术中提供了一种利用传感器实时获取叶片状态信息并将其与事先设定的评估阈值进行比较，以实现对叶片健康状态的快速、定量评估的方法，传感器实时采集的叶片状态能够为叶片损伤预测和损伤原因分析提供必要信息，但是，事先设定的评估阈值主要通过经验确定，工程上常用数据驱动方法来获得经验阈值，例如通过比对新、旧叶片或相邻叶片的长期运行数据来制定判据，获取经验阈值，将经验阈值作为评估阈值对叶片的健康进行评估，在役叶片承受的复杂载荷和损伤的随机性增加了评估阈值准确确定的难度，并且这种方法需要长时间数据采集，时间成本高，严重限制了健康监测技术在风电叶片运维领域的推广和应用。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种风力机叶片应变评估方法及系统，其可实现风力机叶片健康状态的实时监测，可降低时间成本，并且可提高评估准确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种风力机叶片应变监测方法，该方法基于风力机叶片应变监测系统实现，所述应变监测系统包括主控制器、安装于风力机叶片的应变片传感器、信号处理电路、远程终端，所述应变片传感器依次与信号处理电路、主控制器电连接，所述主控制器与所述远程终端通信连接，所述远程终端包括数据处理器，所述应变片传感器用于对叶片应变片电压信号进行采集，所述信号处理电路用于对所述应变片电压信号进行放大、滤波处理，获得处理应变片电压信号，所述数据处理器用于对所述处理应变片电压信号进行数据分析、计算；
[0008]其特征在于，该方法包括：S1、通过所述应变片传感器采集风力机叶片的应变片电
压信号；
[0009]S2、通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号进行前置处理，获取处理应变片电压信号，并发送给所述主控制器，所述主控制器将处理应变片电压信号发送给远程终端；
[0010]S3、基于应变片电压信号、处理应变片电压信号，通过远程终端中的所述数据处理器计算叶片的应变值；
[0011]S4、基于应变值计算运行叶片对应应变监测位置的运行载荷测试值，所述运行载荷测试值包括：等效疲劳挥舞弯矩测试值和等效疲劳摆振弯矩测试值；
[0012]S5、将叶片等效疲劳载荷设计值转化为1Hz下等效疲劳载荷，1Hz下等效疲劳载荷包括：挥舞弯矩设计值、摆振弯矩设计值；
[0013]S6、获取所述运行载荷测试值与1Hz下等效疲劳载荷的偏差D1、偏差D2，所述偏差D1为所述等效疲劳挥舞弯矩测试值与所述挥舞弯矩设计值的比值，所述偏差D2为所述等效疲劳摆振弯矩测试值与所述摆振弯矩设计值的比值；
[0014]S7、判断偏差D1、偏差D2是否在预设比例阈值范围内，若是，则表明叶片健康，反之，则表明叶片应变严重，不健康，通过远程终端发出预警；
[0015]S8、通过所述远程终端中的显示屏对步骤S7的监测结果进行显示。
[0016]其进一步特征在于，
[0017]步骤S1中，采用风力机叶片上安装的应变片传感器采集应变片电压信号，每个叶片的机翼上均安装有若干应变片传感器，若干所述应变片传感器沿所述机翼的翼展方向均匀间隔设置；
[0018]进一步的，步骤S2中，所述前置处理指通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号依次进行放大、滤波，获取所述处理应变片电压信号；
[0019]进一步的，步骤S3中，叶片的应变值计算方式为：
[0020][0021]其中，U为应变片电压信号，U0为处理应变片电压信号，K为系数；
[0022]进一步的，步骤S4中，计算运行叶片对应应变监测位置的等效疲劳挥舞弯矩测试值、等效疲劳摆振弯矩测试值，计算公式为：
[0023][0024]其中，M
f
：挥舞弯矩；M
e
：摆振弯矩；ε1：桥路1应变；ε2：桥路2应变；a
ij
：比例标定系数；b
i
：偏置标定系数；
[0025]进一步的，步骤S5中，将叶片等效疲劳载荷设计值转化为1Hz下等效疲劳载荷，转化公式为：
[0026][0027]其中，Req为十分钟时序1Hz等效载荷；Ri为载荷谱第i个区间；ni为对应范围值次数；m为材料S
‑
N曲线斜率，环氧树脂玻璃纤维叶片，取m＝10；
[0028]进一步的，步骤S6中，所述偏差D1的计算方式为：
[0029][0030]所述偏差D2的计算方式为：
[0031]其中，D1为等效疲劳挥舞弯矩测试值与挥舞弯矩设计值的比值；Req1为挥舞弯矩设计值；D2为等效疲劳摆振弯矩测试值与摆振弯矩设计值的比值；Req2为摆振弯矩设计值；
[0032]进一步的，步骤S7中，所述预设比例阈值为+10％～
‑
10％。
[0033]进一步的，所述远程终端包括用户登录模块、帮助模块、显示模块、参数设置模块、存储模块，所述用于登录模块用于用户登录系统；
[0034]所述帮助模块用于对系统中各通道参数如何设置进行解释；
[0035]所述显示模块包括所述显示屏，所述显示屏显示内容还包括：叶片当前各应变监测点的应变片传感器分布、载荷分布、偏差D1、偏差D2；
[0036]所述参数设置模块用于对系统相关参数进行设置；
[0037]所述存储模块用于对应变片电压信号、处理应变片电压信号、叶片健康状态、应变片传感器分布、载荷分布、偏差D1、偏差D2进行存储；
[0038]进一步的，小型风力机每支叶片安装3～5个应变片传感器，中型风力机每支叶片安装5～8个应变片传感器，大型风力机每支叶片安装8～12个应变片传感器。
[0039]采用本专利技术上述结构可以达到如下有益效果：该风力机叶片应变监测方法中，通过运行载荷测试值与等效疲劳载荷的偏差来评估叶片是否健康，1Hz下等效疲劳载荷包括挥舞弯矩设计值、摆振弯矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风力机叶片应变监测方法，该方法基于风力机叶片应变监测系统实现，所述应变监测系统包括主控制器、安装于风力机叶片的应变片传感器、信号处理电路、远程终端，所述应变片传感器依次与信号处理电路、主控制器电连接，所述主控制器与所述远程终端通信连接，所述远程终端包括数据处理器，所述应变片传感器用于对叶片应变片电压信号进行采集，所述信号处理电路用于对所述应变片电压信号进行放大、滤波处理，获得处理应变片电压信号，所述数据处理器用于对所述处理应变片电压信号进行数据分析、计算；其特征在于，该方法包括：S1、通过所述应变片传感器采集风力机叶片的应变片电压信号；S2、通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号进行前置处理，获取处理应变片电压信号，并发送给所述主控制器，所述主控制器将处理应变片电压信号发送给远程终端；S3、基于应变片电压信号、处理应变片电压信号，通过远程终端中的所述数据处理器计算叶片的应变值；S4、基于应变值计算运行叶片对应应变监测位置的运行载荷测试值，所述运行载荷测试值包括：等效疲劳挥舞弯矩测试值和等效疲劳摆振弯矩测试值；S5、将叶片等效疲劳载荷设计值转化为1Hz下等效疲劳载荷，1Hz下等效疲劳载荷包括：挥舞弯矩设计值、摆振弯矩设计值；S6、获取所述运行载荷测试值与1Hz下等效疲劳载荷的偏差D1、偏差D2，所述偏差D1为所述等效疲劳挥舞弯矩测试值与所述挥舞弯矩设计值的比值，所述偏差D2为所述等效疲劳摆振弯矩测试值与所述摆振弯矩设计值的比值；S7、判断偏差D1、偏差D2是否在预设比例阈值范围内，若是，则表明叶片健康，反之，则表明叶片应变严重，不健康，通过远程终端发出预警；S8、通过所述远程终端中的显示屏对步骤S7的监测结果进行显示。2.根据权利要求1所述的风力机叶片应变监测方法，其特征在于，步骤S1中，采用风力机叶片上安装的应变片传感器采集应变片电压信号，每个叶片的机翼上均安装有若干应变片传感器，若干所述应变片传感器沿所述机翼的翼展方向均匀间隔设置。3.根据权利要求2所述的风力机叶片应变监测方法，其特征在于，步骤S2中，所述前置处理指通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号依次进行放大、滤波，获取所述处理应变片电压信号。4.根据权利要求3所述的风力机叶片应变监测方法，其特征在于，步骤S3中，叶片的应变值计...
【专利技术属性】
技术研发人员：李骥，汪洋，张磊，王帅，段宗玉，杨帆，严卫平，
申请(专利权)人：安徽省国家电投和新电力技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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