一种风力发电叶片健康状态在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，包括风力发电机塔筒，风力发电机塔筒的顶部设有风机机舱，风机机舱与风力发电机塔筒转动连接，风机机舱内设有风机，风机机舱的外侧设有三个与风机连接的叶片，风力发电机塔筒上套设多个环形导轨，风机机舱上固定有铝合金长条，在铝合金长条上设有多个激光测距传感器，铝合金长条的背面与环形导轨之间设有智能小车，智能小车内设有伺服电机。该系统可以实现对叶片的健康状态进行实时监测，通过多点的激光测距传感器，获得叶片上多点与风力发电机塔筒之间的实时距离值，通过对实时获取的数据进行相关的处理，可以提前判断叶片的状态变化情况，从而采取相应的措施，有效的防止重大事故发生。

An on-line health monitoring system for wind turbine blades

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电叶片健康状态在线检测系统
本技术涉及一种风力发电叶片健康状态在线检测系统。
技术介绍
目前，可用于风机叶片状态检测的技术方法有超声波检测技术、激光热成像检测技术、振动检测技术、X光检测技术、渗透测试技术、声发射检测技术等。其中，X光检测技术和超声波检测技术对实验环境要求较高，且多用于出厂前的叶片检测，红外热成像技术在现场检测时存在较大局限性，声发射检测技术需要在叶片上安装传感器，影响叶片工作且成本较高。目前，大多数地区对现场叶片监测的措施是定期人为检测，叶片服役到达年限后更换叶片，暂时还没找到一套成本低，检测效果好的系统。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种风力发电叶片健康状态在线检测系统。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，包括风力发电机塔筒，风力发电机塔筒的顶部设有风机机舱，风机机舱与风力发电机塔筒转动连接，风机机舱内设有风机，风机机舱的外侧设有三个与风机连接的叶片，所述风力发电机塔筒上套设多个环形导轨，风机机舱上固定有铝合金长条，铝合金长条与三个叶片所在的安装平面平行，在铝合金长条上设有多个激光测距传感器，铝合金长条的背面与环形导轨之间设有智能小车，智能小车的顶部焊接在铝合金长条的背面，智能小车的底部设有四个磁力轮，智能小车位于环形导轨的周面外侧并跨在环形导轨上，四个磁力轮与风力发电机塔筒的表面接触，智能小车内设有伺服电机，伺服电机的输出轴连接智能小车底部的两个前轮。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，所述风力发电机塔筒呈锥形，环形导轨的数量为三个且直接箍在风力发电机塔筒的周面上。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，所述智能小车的数量为三个，三个智能小车由上到下的安装位置呈竖直线排布。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，所述铝合金长条的顶部设有控制器，控制器内设有单片机，铝合金长条内设有串口线，所述激光测距传感器通过串口线连接单片机，单片机连接智能小车内的伺服电机，单片机通过无线通讯的方式连接上位机。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，所述无线通讯的方式为WIFI。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，多个激光测距传感器在铝合金长条上等间距均匀排布。上述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，所述单片机型号为MCX314AS。本技术的有益效果为：该系统可以实现对叶片的健康状态进行实时监测，通过多点的激光测距传感器，获得叶片上多点与风力发电机塔筒之间的实时距离值，通过对实时获取的数据进行相关的处理，可以提前判断叶片的状态变化情况，从而采取相应的措施，有效的防止重大事故发生。附图说明图1为本技术的正面示意图；图2为本技术的侧面示意图；图3为图2中的A区放大图；图4为本技术的控制原理示意图。具体实施方式如图1至图4所示，一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，包括风力发电机塔筒1，风力发电机塔筒1的顶部设有风机机舱2，风机机舱2与风力发电机塔筒1转动连接，风机机舱2与风力发电机塔筒1的具体转动连接机构在本专利申请中不做赘述，该结构属于现有风机发电的现有技术；在风机机舱2内设有风机，风机机舱2的外侧设有三个与风机连接的叶片3，风力发电机塔筒1上套设多个环形导轨4，风机机舱2上固定有铝合金长条5，铝合金长条5与三个叶片3所在的安装平面平行，在铝合金长条5上设有多个激光测距传感器6，本技术中，激光测距传感器6的数量为10个且等间距排布，铝合金长条5的背面与环形导轨4之间设有智能小车7，智能小车7的顶部焊接在铝合金长条5的背面，智能小车7的底部设有四个磁力轮8，智能小车7位于环形导轨4的周面外侧并跨在环形导轨4上，四个磁力轮8与风力发电机塔筒1的表面接触，智能小车7内设有伺服电机，伺服电机的输出轴连接智能小车底部的两个前轮，磁力轮8的具体原理或结构在本技术中不做赘述，磁力轮8采用现有技术。本技术中，风力发电机塔筒1呈锥形，环形导轨4的数量为三个且直接箍在风力发电机塔筒1的周面上，智能小车7的数量为三个，三个智能小车7由上到下的安装位置呈竖直线排布。进一步，铝合金长条5的顶部设有控制器9，控制器9内设有单片机10，铝合金长条5内设有串口线，所述激光测距传感器6通过串口线连接单片机10，单片机10连接智能小车7内的伺服电机，单片机10通过无线通讯的方式连接上位机11，其中，无线通讯的方式为WIFI，单片机10的型号为MCX314AS。本专利利用激光测距传感器6进行采集：若干个激光测距传感器6同时工作，激光测距传感器6的个数根据叶片大小来确定，实时的测得风力发电机塔筒1与风力发电机的叶片3之间的距离，当风机接收到偏航信号，位于铝合金顶部的控制器也同时接收到偏航信号，单片机10发出指令控制三个智能小车同时启动，此时三个智能小车底部的磁力轮8的环形导轨4的外侧进行周向转动，三个智能小车转动同时带着风机机舱2和风机绕着风力发电机塔筒1转动，运动过程中，铝合金长条5始终保持竖直且铝合金长条5与三个叶片3所在的安装平面始终平行，为了增加监测的准确性，在风机偏航以及桨距变化的过程中，不进行数据处理，当风机偏航完成或者桨距变化完成后，恢复数据处理功能。所述对采集到的数据进行传输：每个激光测距传感器6都通过串口线与位于铝合金条顶部的单片机10相连，激光测距传感器6采集到的数据，实时的通过串口线传送到单片机10，再由单片机上的无线传输模块实时的传输到上位机11中。所述对采集到的数据进行处理：当风力发电叶片健康状态良好且工作状态正常时，所有激光测距传感器6同时开始采集数据，每采集一次，获得一组数据，在上位机11中通过软件，将采集到的每组实时数据拟合成曲线，通过比较相邻两次采集的数据拟合成的曲线的拟合优度来判断风力发电机叶片的健康程度，当拟合优度低于预设值时，则叶片可能存在某种健康问题，上位机软件会进行报警，为了增加监测的准确性，在风力发电机进行偏航运动或者改变桨距的过程中，不进行数据处理，当风机偏航完成或者桨距变化完成后，恢复相关的数据处理功能，需要说明的是，本专利中上位机软件借鉴市面上现有的曲线拟合软件，属于现有成熟的软件技术，软件的具体代码在本专利中不做详细描述。该系统可以实现对叶片的健康状态进行实时监测，通过多点的激光测距传感器，获得叶片上多点与风力发电机塔筒之间的实时距离值，通过对实时获取的数据进行相关的处理，可以提前判断叶片的状态变化情况，从而采取相应的措施，有效的防止重大事故发生。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，包括风力发电机塔筒，风力发电机塔筒的顶部设有风机机舱，风机机舱与风力发电机塔筒转动连接，风机机舱内设有风机，风机机舱的外侧设有三个与风机连接的叶片，其特征在于，所述风力发电机塔筒上套设多个环形导轨，风机机舱上固定有铝合金长条，铝合金长条与三个叶片所在的安装平面平行，在铝合金长条上设有多个激光测距传感器，铝合金长条的背面与环形导轨之间设有智能小车，智能小车的顶部焊接在铝合金长条的背面，智能小车的底部设有四个磁力轮，智能小车位于环形导轨的周面外侧并跨在环形导轨上，四个磁力轮与风力发电机塔筒的表面接触，智能小车内设有伺服电机，伺服电机的输出轴连接智能小车底部的两个前轮。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，包括风力发电机塔筒，风力发电机塔筒的顶部设有风机机舱，风机机舱与风力发电机塔筒转动连接，风机机舱内设有风机，风机机舱的外侧设有三个与风机连接的叶片，其特征在于，所述风力发电机塔筒上套设多个环形导轨，风机机舱上固定有铝合金长条，铝合金长条与三个叶片所在的安装平面平行，在铝合金长条上设有多个激光测距传感器，铝合金长条的背面与环形导轨之间设有智能小车，智能小车的顶部焊接在铝合金长条的背面，智能小车的底部设有四个磁力轮，智能小车位于环形导轨的周面外侧并跨在环形导轨上，四个磁力轮与风力发电机塔筒的表面接触，智能小车内设有伺服电机，伺服电机的输出轴连接智能小车底部的两个前轮。2.根据权利要求1所述的一种风力发电叶片健康状态在线检测系统，其特征在于，所述风力发电机塔筒呈锥形，环形导轨的数量为三个且直接箍在风力发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，彭周源，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12