【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风机叶片裂纹监测，特别是一种风机叶片裂纹监测装置及监测方法和叶片的制造方法。
技术介绍
1、近年来，随着人们的环保意识日益提高，清洁能源在能源领域的占比不断提高。风能作为一种绿色可再生能源，如何加深其开发利用是世界各国能源领域研究的重点。叶片作为风力发电机的核心组成部分，服役状态直接影响发电效率和运维成本。但由于流场随机扰动，制造、安装误差等因素使叶片受力情况复杂，在转动过程中产生扭曲、振动，易萌生裂纹。随着裂纹的扩展，叶片转动的稳定性会逐步下降，致使其受力情况进一步恶化。若不能及时发现并维修，则会出现叶片整体断裂。一旦出现叶片断裂脱落，机头就会失稳，轻则损伤机舱、发电机、变速箱和吊塔等组件，使整机瘫痪；重则出现叶片切塔，甚至引发火灾，使整机尽毁，造成巨大经济损失和安全隐患。
2、从裂纹的产生、扩展再到发电机叶片断裂这个过程中，风力发电机还能在正常范围内稳定运行一段时间。若能在裂纹扩展到一定程度前监测到叶片裂纹并及时抢修，将大大降低事故风险和维护成本。
3、大量实例表明，叶根是叶片断裂的高发部位。故而在进行风机叶片断裂监测时重点监测部位叶根即可。现有的裂纹监测手段主要包括x射线检测法、红外无损检测法、超声无损检测法、振动检测法和电压阻抗检测法等。但x射线检测法、红外无损检测法、超声无损检测法在进行裂纹监测时都需配备专业的探测设备，成本高且很难应用于风机叶片裂纹的在线监测。振动检测法是目前在风机状态监测中广泛应用的监测手段，但由于振动信号噪声源多，干扰大，很难得到准确度高的信息。电压阻抗检测法
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种风机叶片裂纹监测装置及监测方法和叶片的制造方法，通过在细长孔中注入压力空气，采用气压传感器监测压力的变化，以判断是否有造成叶片断裂风险的大裂纹产生。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：一种风机叶片裂纹监测装置，包括支撑塔，所述支撑塔的顶部安装有风力发电机机舱，所述风力发电机机舱的前侧面安装有主轴，所述主轴的前侧面经平键连接有叶轮毂，所述叶轮毂上经螺栓连接有多个叶片；所述叶片上开设有细长孔，所述细长孔内注有压力空气，所述叶片内安装有用于监测细长孔内部气压的气压传感器。
3、优选的，所述风力发电机机舱内具有风向追踪装置。
4、优选的，所述风力发电机机舱内安装有故障预警系统。
5、优选的，所述叶片的根部周向开设有多个螺纹孔a以及四个螺纹孔b，四个螺纹孔b内开设有用于安装气压传感器的安装孔，所述安装孔内开设有所述细长孔。
6、优选的，四个螺纹孔b中，其中两个螺纹孔b位于叶片根部的上方且对称设置，另外两个螺纹孔b位于叶片根部的下方且对称设置。
7、一种风机叶片裂纹监测装置的监测方法，所述方法包括以下步骤：
8、步骤s11、将气压传感器的触发阈值设为大气压力值；
9、步骤s12、当叶片出现裂纹且裂纹扩展至与细长孔连接时，细长孔中的压力空气出现泄漏，气压值恢复为大气压；
10、步骤s13、气压传感器检测到气压值达到触发阈值，向故障预警系统发出信号，故障预警系统收到信号并发出报警信号；
11、步骤s14、工作人员收到报警信号认为该叶片即将发生断裂并进行抢修。
12、一种叶片的制造方法，所述叶片采用真空浇铸制造而成，所述方法包括以下步骤：
13、步骤s21、在叶片真空浇铸时，将四个型芯固定在叶片模具中；
14、步骤s22、待叶片真空浇铸成型后，将四个型芯溶解；
15、步骤s23、待型芯溶解完成后，即制造出安装孔以及细长孔；
16、步骤s24、在细长孔内注入压力空气后，再将气压传感器安装在安装孔内，最后用树脂进行密封；
17、步骤s25、在安装孔上开设螺纹孔b，在叶片的根部周向开设多个螺纹孔a。
18、优选的，所述型芯为两段式，第一段为安装孔模具，第二段为细长孔模具；所述型芯的材质为水溶性材质。
19、优选的，所述安装孔模具的直径大于细长孔模具；安装孔模具与细长孔模具的连接处为倒圆角。
20、优选的，所述型芯的固定位置为真空浇铸成型后的叶片壁厚的较大处。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术能够通过在细长孔中注入压力空气，采用气压传感器监测压力的变化，以判断是否有造成叶片断裂风险的大裂纹产生；本专利技术不仅探测精度高，且简单易行，成本低廉，在进行叶片断裂监测时，只需确定叶片中是否发现局部贯穿性裂纹，而细长孔中气压的变化就直接反应这一点；且细长孔预制在叶片根部，该部位尺寸大，预制孔光滑且尺寸小，对叶片根部强度的影响可以忽略，因此，该方案在进行风机叶片状态监测时具有很强的可行性。
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1.一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：包括支撑塔，所述支撑塔的顶部安装有风力发电机机舱，所述风力发电机机舱的前侧面安装有主轴，所述主轴的前侧面经平键连接有叶轮毂，所述叶轮毂上经螺栓连接有多个叶片；所述叶片上开设有细长孔，所述细长孔内注有压力空气，所述叶片内安装有用于监测细长孔内部气压的气压传感器。
2.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述风力发电机机舱内具有风向追踪装置。
3.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述风力发电机机舱内安装有故障预警系统。
4.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述叶片的根部周向开设有多个螺纹孔A以及四个螺纹孔B，四个螺纹孔B内开设有用于安装气压传感器的安装孔，所述安装孔内开设有所述细长孔。
5.根据权利要求4所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：四个螺纹孔B中，其中两个螺纹孔B位于叶片根部的上方且对称设置，另外两个螺纹孔B位于叶片根部的下方且对称设置。
6.一种如权利要求3所述的风机叶片裂纹监测装置的监测方法
7.一种如权利要求4所述的叶片的制造方法，其特征在于：所述叶片采用真空浇铸制造而成，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的叶片的制造方法，其特征在于：所述型芯为两段式，第一段为安装孔模具，第二段为细长孔模具；所述型芯的材质为水溶性材质。
9.根据权利要求8所述的叶片的制造方法，其特征在于：所述安装孔模具的直径大于细长孔模具；安装孔模具与细长孔模具的连接处为倒圆角。
10.根据权利要求8所述的叶片的制造方法，其特征在于：所述型芯的固定位置为真空浇铸成型后的叶片壁厚的较大处。
...【技术特征摘要】
1.一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：包括支撑塔，所述支撑塔的顶部安装有风力发电机机舱，所述风力发电机机舱的前侧面安装有主轴，所述主轴的前侧面经平键连接有叶轮毂，所述叶轮毂上经螺栓连接有多个叶片；所述叶片上开设有细长孔，所述细长孔内注有压力空气，所述叶片内安装有用于监测细长孔内部气压的气压传感器。
2.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述风力发电机机舱内具有风向追踪装置。
3.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述风力发电机机舱内安装有故障预警系统。
4.根据权利要求1所述的一种风机叶片裂纹监测装置，其特征在于：所述叶片的根部周向开设有多个螺纹孔a以及四个螺纹孔b，四个螺纹孔b内开设有用于安装气压传感器的安装孔，所述安装孔内开设有所述细长孔。
5.根据权利要求4所述的一种风...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦红玲，杨渊平，黄梓钧，何伟，黄恒巨，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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