本发明专利技术公开了一种风力发电机组的叶片状态监测装置和方法，包括：传感器，设置于所述叶片所在的所述风力发电机组的塔架、机舱或发电机上，用于监测所述传感器与所述叶片吸力面之间的距离，获得所述叶片吸力面与所述传感器之间的实际距离数据；控制器，连接所述传感器以接收所述传感器输出的实际距离数据，并根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片所处的扭转状态。该监测装置通过外置传感器监测传感器与叶片之间的距离，根据所获得的实际距离数据和初始距离数据来判断叶片的扭转变形是否过大，进而得出叶片是否存在开裂或结构出现异常的风险，以及时采取相应的维修等补救措施，减少叶片开裂带来的损失，同时节省叶片部件更换带来的成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电
，特别涉及用于对风力发电机组的叶片的扭转变形状态进行监测，以判断叶片是否存在开裂或其他结构异常导致扭转过大的监测装置和监测方法。
技术介绍
近几年，国内风电行业得到了快速发展，以2015年为例，全国装机容量达3297万千瓦。随着每年装机容量越来越多，带来的问题也同样突显出来，受限于叶片加工制造大多采用人工操作，其中的生产制造、工艺、质量多环节控制上，如果某一操作存在缺陷，在风场装机运行一段时间后，就会发生叶片开裂、功率下降、叶片断裂甚至整机整体倒塌等事件，给整机厂和业主带来了成本增加、声誉受影响、发电量损失等问题。对此，可采用监测手段对风机叶片的状态进行实时监测，以判断叶片是否存在开裂或结构异常等风险，及时采取相应的维修等补救措施，减少叶片开裂的带来的损失，同时节省叶片部件更换带来的成本。现有技术中的一种转子叶片状况监测系统包括至少一个传感器和控制器，该至少一个传感器构造成感测转子叶片的振动且发送指示所感测的振动的至少一个监测信号，控制器电连接至传感器，用于从传感器接收监测信号，控制器可基于所接收到的监测信号判断转子叶片的状态。现有技术中的另一种风力涡轮叶片边缘监测系统包括设置在转子叶片的内部腔体内的传感器的任何配置，其中传感器相对于叶片的前缘或后缘而取向且配置成检测叶片内的物理特性，该物理特性指示沿被监测的边缘的壳体构件之间的分离的出现，控制器配置成接收来自传感器的信号并启动对检测到的分离的自动响应。这两种叶片监测系统和方法都通过传感器对叶片状态进行监测，然后通过对传感器数据进行运算和分析来判断叶片是否处于正常状态。但是，其传感器均需要以特殊的方式安装在叶片内部，不仅结构复杂、组装难度大、制造成本较高，而且，测量精度和稳定性较差，一旦监测系统自身出现故障，便需要停机检查，维修难度大，维护成本高。此外，也不适于对已经投入使用的风力发电机组进行升级改造。因此，如何克服上述风机叶片状态监测装置和方法存在的缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风力发电机组的叶片状态监测装置。该监测装置通过外置传感器监测传感器与叶片之间的距离，根据所获得的实际距离数据和初始距离数据来判断叶片的扭转变形是否过大，进而得出叶片是否存在开裂或结构出现异常的风险，以及时采取相应的维修等补救措施，减少叶片开裂带来的损失，同时节省叶片部件更换带来的成本。本专利技术的另一目的是提供一种风力发电机组的叶片状态监测方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种风力发电机组的叶片状态监测装置，包括：传感器，设置于所述叶片所在的所述风力发电机组的塔架上、机舱上或发电机上，用于监测所述传感器与所述叶片吸力面的距离，获得所述叶片吸力面与所述传感器之间的实际距离数据；控制器，连接所述传感器以接收所述传感器输出的实际距离数据，并根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片所处的扭转状态。优选地，所述传感器通过同步机构设置于塔架上；所述同步机构设置在所述塔架外表面上，用于承载所述传感器，并带动所述传感器沿周向方向环绕所述塔架转动，在所述风力发电机组偏航时所述同步机构与机舱同步转动。优选地，所述同步机构包括：动力部件，与所述控制器电连接；环形滑轨，沿周向设于所述塔架的外壁上；传动部件，用于在所述动力部件的驱动下，带动所述传感器沿所述环形滑轨移动。优选地，所述传动部件包括环状齿形带和齿轮；所述齿形带设于所述塔架的外壁上，与所述环形滑轨平行间隔布置；所述齿轮连接所述动力部件的动力输出端，并与所述齿形带相啮合。优选地，所述传动部件包括安装在所述环形滑轨上的滑块、滑轮或滑套。优选地，所述传感器的监测位置设置在所述塔架上对应于所述叶片的最大弦长部位到叶尖部位之间。优选地，所述传感器的监测位置设置在在所述塔架上对应于所述叶片的叶尖部位、叶中部位、最大弦长部位中的一者、两者或三者。优选地，所述传感器设置于所述风力发电机组的发电机的外转子上或外定子上。为实现上述第二目的，本专利技术提供一种风力发电机组的叶片状态监测方法，包括：将传感器设置于所述叶片所在的所述风力发电机组的塔架上、机舱上或发电机上，监测所述传感器与所述叶片吸力面之间的距离，获得所述叶片吸力面与所述传感器之间的实际距离数据；控制器接收所述传感器输出的实际距离数据，并根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片所处的扭转状态。进一步地，当所述叶片转到垂直方向时所述传感器监测其与所述叶片吸力面之间的距离。进一步地，所述接收所述传感器输出的实际距离数据，并根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片所处的扭转状态包括：根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据，获得所述叶片的实际扭转角度；将所述实际扭转角度与设定扭转角度进行比较，若所述实际扭转角度大于所述设定扭转角度，则判定所述叶片存在异常或开裂风险。进一步地，若所述实际扭转角度大于所述设定扭转角度，则报警或停机。进一步地，所述根据所述叶片吸力面与所述传感器之间的初始距离数据和所述实际距离数据，获得所述叶片的实际扭转角度包括：监测所述叶片前缘和后缘与所述传感器之间的距离，获得所述叶片前缘和后缘与所述传感器之间的实际距离；根据所述叶片前缘和后缘与所述传感器之间的初始距离和所述实际距离，获得所述叶片的实际扭转角度。进一步地，若风力发电机组整机进行偏航，则控制所述传感器沿周向方向与所述叶片环绕所述塔架同步移动。本专利技术所提供的风力发电机组的叶片状态监测装置和方法，通过外置传感器监测传感器与叶片之间的距离，根据所获得的实际距离数据和初始距离数据来判断叶片的扭转变形是否过大，进而得出叶片是否存在开裂或结构出现异常的风险，以及时采取相应的维修等补救措施，减少叶片开裂带来的损失，同时节省叶片部件更换带来的成本增加；而且，通过监测叶片扭转变形，在后续开发叶片的设计过程中增加考虑扭转变形带来的攻角改变，起到指导性参考作用，同时，从挂机叶片角度考虑叶片的扭转变形，可以对气动和结构设计起指导性参考作用。此外，传感器设置在叶片所在的风力发电机组的塔架上、机舱上或发电机上，与叶片相对独立，具有结构简单、易于组装维修、制造维护成本低等优点，而且，测量精度和稳定性也得以显著提高，不仅适用于新建风力发电机组，也适于对已经投入使用的风力发电机组进行升级改造。附图说明图1为某风力发电机组的结构示意图，其塔架上在对应叶片尖部的位置设有本专利技术所提供风力发电机组的叶片状态监测装置；图2为图1中所示风力发电机组的叶片状态监测装置与叶片的局部放大示意图；图3为常规叶片某截面监测变形图；图4为叶片扭转变形前后的运行测量图；图5为叶片扭转变形前后的监测变形图。图中：1.变频电机2.滑轨滑块3.滑轨滑道4.减速箱5.传感器6.齿轮7.齿形带8.叶片9.塔架具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1、图2，图1为某风力发电机组的结构示意图，其塔架上在对应叶片尖部的位置设有本专利技术所提供风力发电机组的叶片状态监测装置；图2为图1中所示风力发电机组的叶片状态监测装置与叶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，包括：传感器(5)，设置于所述叶片(8)所在的所述风力发电机组的塔架(9)上、机舱上或发电机上，用于监测所述传感器(5)与所述叶片(8)吸力面的距离，获得所述叶片(8)吸力面与所述传感器(5)之间的实际距离数据；控制器，连接所述传感器(5)以接收所述传感器(5)输出的实际距离数据，并根据所述叶片(8)吸力面与所述传感器(5)之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片(8)所处的扭转状态。
【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，包括：传感器(5)，设置于所述叶片(8)所在的所述风力发电机组的塔架(9)上、机舱上或发电机上，用于监测所述传感器(5)与所述叶片(8)吸力面的距离，获得所述叶片(8)吸力面与所述传感器(5)之间的实际距离数据；控制器，连接所述传感器(5)以接收所述传感器(5)输出的实际距离数据，并根据所述叶片(8)吸力面与所述传感器(5)之间的初始距离数据和所述实际距离数据判断所述叶片(8)所处的扭转状态。2.根据权利要求1所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传感器(5)通过同步机构设置于塔架(9)上；所述同步机构设置在所述塔架(9)外表面上，用于承载所述传感器(5)，并带动所述传感器(5)沿周向方向环绕所述塔架(9)转动，在所述风力发电机组偏航时所述同步机构与机舱同步转动。3.根据权利要求2所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述同步机构包括：动力部件，与所述控制器电连接；环形滑轨，沿周向设于所述塔架(9)的外壁上；传动部件，用于在所述动力部件的驱动下，带动所述传感器(5)沿所述环形滑轨移动。4.根据权利要求3所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传动部件包括环状齿形带(7)和齿轮(6)；所述齿形带(7)设于所述塔架(9)的外壁上，与所述环形滑轨平行间隔布置；所述齿轮(6)连接所述动力部件的动力输出端，并与所述齿形带(7)相啮合。5.根据权利要求3所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传动部件包括安装在所述环形滑轨上的滑块、滑轮或滑套。6.根据权利要求2至5任一项所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传感器(5)的监测位置设置在所述塔架(9)上对应于所述叶片(8)的最大弦长部位到叶尖部位之间。7.根据权利要求2至5任一项所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传感器(5)的监测位置设置在在所述塔架(9)上对应于所述叶片(8)的叶尖部位、叶中部位、最大弦长部位中的一者、两者或三者。8.根据权利要求1至5任一项所述的风力发电机组的叶片状态监测装置，其特征在于，所述传感器(5)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴波，张国涛，郝刘峰，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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