风力发电机组叶片的无损检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种风力发电机组叶片的无损检测系统及方法。声发射传感器单元用于在风机叶片材料在受载过程中检测风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元。声发射前置放大及滤波单元用于对检测到的信号进行放大及滤波，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元。声发射数据采集单元对声发射前置放大及滤波单元传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元。数据处理显示单元利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频谱。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。声发射传感器单元用于在风机叶片材料在受载过程中检测风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元。声发射前置放大及滤波单元用于对检测到的信号进行放大及滤波，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元。声发射数据采集单元对声发射前置放大及滤波单元传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元。数据处理显示单元利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频谱。【专利说明】
本专利技术涉及风电发电中的状态检测及故障诊断领域，更具体地说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
风电是世界上增长最快的新能源，风机叶片是风电机组进行能量转换的第一环节，也是重要环节，其性能直接影响到整个风电系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，叶片遭受着严格的考验几乎每时每刻都承受着侵蚀，春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机叶片产生损伤。据统计，叶片损伤产生的事故要占到总事故的三分之一，叶片发生损伤事故时电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。因此，若能及时检测叶片的损伤并进行维护，必能有效的将少风机叶片造成停机故障，有效避免巨额损失的发生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种基于声发射传感器的。为了实现上述技术目的，根据本专利技术的第一方面，提供了 一种风力发电机组叶片的无损检测系统，其包括:声发射传感器单元、声发射前置放大及滤波单元、声发射数据采集单元和数据处理显示单元；声发射传感器单元与声发射前置放大及滤波单元连接；声发射前置放大及滤波单元与声发射数据采集单元连接；声发射数据采集单元与数据处理显示单元连接；声发射传感器单元用于在风机叶片材料在受载过程中检测风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元；声发射前置放大及滤波单元用于对检测到的信号进行放大及滤波，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元；声发射数据采集单元用于对声发射前置放大及滤波单元传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元；数据处理显示单元用于利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频谱。优选地，所述声发射传感器单元包括与叶片根部相距叶片长度20%到40%处的部位处将声发射传感器布置成为分布式传感器阵列。优选地，声发射前置放大及滤波单元通过高频同轴电缆与声发射数据采集单元连接。根据本专利技术的第二方面，提供了一种风力发电机组叶片的无损检测方法，其包括:在风机叶片材料在受载过程中利用声发射传感器单元检测风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元；利用声发射前置放大及滤波单元对检测到的信号进行放大及滤波，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元；利用声发射数据采集单元对声发射前置放大及滤波单元传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元；利用数据处理显示单元利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频-1'TfeP曰。优选地，所述声发射传感器单元包括与叶片根部相距叶片长度20%到40%处的部位处将声发射传感器布置成为分布式传感器阵列。【专利附图】【附图说明】结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中:图1示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的风力发电机组叶片的无损检测系统。图2示意性地示出了凯塞(Kaiser)效应。图3示意性地示出了突发信号参数。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。【具体实施方式】为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。图1示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的风力发电机组叶片的无损检测系统。如图1所示，根据本专利技术优选实施例的风力发电机组叶片的无损检测系统包括:声发射传感器单元1、声发射前置放大及滤波单元2、声发射数据采集单元3和数据处理显示单元4。声发射传感器单元I与声发射前置放大及滤波单元2连接；声发射前置放大及滤波单元2 (例如通过高频同轴电缆)与声发射数据采集单元3连接；声发射数据采集单元3(例如通过电联方式)与数据处理显示单元4连接。在风机叶片材料在受载过程中，声发射传感器单元I能够检测到风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元2。声发射前置放大及滤波单元2对检测到的信号进行放大及滤波，由此将声发射信号进行初步处理，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元3。比如，经过前置放大器放大后的信号，一些小于IOOKHz的机械噪声，进行频率鉴别，然后前置滤波，经过高频同轴电缆传输给数据采集单元。声发射数据采集单元3对声发射前置放大及滤波单元2传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元4。优选地，对于数据采集单元4，可以根据所选声发射传感器的有效采样频率选取合适的数据采样频率，然后选取合适的数据采集卡，在配套相应的接口电路，嵌到总控制器内，然后将总控制器与电脑相连，从而实现模拟信号的采集和数模转换。数据处理显示单元4利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频谱。经过声发射数据采集单元3得到的信号，送入数据处理显示单元4。数据处理显示单元4是以智能计算机作为硬件基础的，利用智能计算机，对信号进行处理、分析、判断等，并将处理、分析、判断结果显示于屏幕上。实际上，经过声发射数据采集单元3采集到的信号，是一种非稳定突发信号，需要采用诸如matlab数据分析软件之类的软件或模块，利用小波分析对信号进行将噪，也就是噪声消除，经过噪声消除后的信号，在经过小波变换将信号重构，以利于分析提取特征值及其频率。从而，可以利用特征值及频谱来描述风机叶片的裂纹可扩展破坏情况，实现对风力发电机叶片的实时检测诊断，对实现风机叶片工作时的监测有着重大的意义。作为声发射传感器单元I的具体示例的声发射传感器，是一种将应力信号转换为模拟信号的传感器。可依据不同风机不同叶片，选取适合的声发射传感器；而且，可以在叶片受损率高的部位(例如:与叶片根部相距叶片长度20%到40%处的部位)，采用合理的密集的传感器布置方案(优选地，采用分布式传感器阵列)，在叶片受损率低的部位，可以采用单个传感器布置。而且，可以结合区域定位法确定破损范围。每个声发射传感器所采集的声发射信号都会有一路数据线传输到声发射前置放大器，将信号进行放大处理。声发射传感器输出的电压信号有时低至几微伏，这样微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组叶片的无损检测系统，其特征在于包括：声发射传感器单元、声发射前置放大及滤波单元、声发射数据采集单元和数据处理显示单元；声发射传感器单元与声发射前置放大及滤波单元连接；声发射前置放大及滤波单元与声发射数据采集单元连接；声发射数据采集单元与数据处理显示单元连接；声发射传感器单元用于在风机叶片材料在受载过程中检测风机叶片的内部变形及裂纹扩展的损伤信号，并将检测到的信号传递给声发射前置放大及滤波单元；声发射前置放大及滤波单元用于对检测到的信号进行放大及滤波，然后将放大及滤波后的信号传递给声发射数据采集单元；声发射数据采集单元用于对声发射前置放大及滤波单元传递过来的信号进行采集以产生声发射信号，并将声发射信号传递给数据处理显示单元；数据处理显示单元用于利用小波分析方法对声发射信号进行去噪声处理，并利用小波变换将造成处理后的信号进行重构，对重构后的信号进行分析以提取特征值及频谱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晖，高桂革，曾宪文，袁靖，肖浩，尹万杰，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31