一种风力机叶片状态监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种风力机叶片状态监测系统，所述风力机包括塔筒、轮毂和多个叶片，多个叶片通过轮毂安装在塔筒上，叶片设有内部容腔，所述监测系统包括拾音器、极端服务器、叶片监测软件和用于采集叶片内的混响噪声的采集器，拾音器设有至少一个，拾音器安装在叶片的内部容腔中，采集器和极端服务器电连接，极端服务器中安装有对采集到的信号进行处理的叶片监测软件。本实用新型专利技术通过所述监测系统对风力发电机叶片实时监测，实现叶片损伤或故障的自动诊断，此噪声监测为叶片内部混响噪声，最大程度的减少外部的环境噪声和风力机其他机械噪声对状态监测结果的影响，所述监测系统和方法成本低、可靠性高、稳定性高。稳定性高。稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种风力机叶片状态监测系统


[0001]本技术属于风力发电机
，具体为一种风力机叶片状态监测系统。

技术介绍

[0002]随着风电机组安装规模不断扩大，风电机组的安全运行已成为决定风场整体经济效益的关键。对于我国来说，风电场多位于中西部、沿海或高山地区，自然环境恶劣，风沙、盐雾、雷电等因素会对机组造成不同程度的腐蚀损伤，影响风力发电机的发电质量及性能，甚至导致机组部件失效。因而风机运行状态的实时监测和维护非常重要。
[0003]叶片是风力发电机用于吸收风能的最主要部件，在整个风机成本中占20％左右，叶片是否出现结构损伤也直接影响着机组发电的效率，关系到机组运行的安全性。统计数据显示，由风机叶片产生的事故占整个风场事故的15％～20％，大量的维修和更换叶片也给风电运营公司带来极大的经济损失。严重时，叶片断裂甚至可能摧毁风机塔筒，造成更严重的后果。近年来，随着低风速风机的推广，叶片的长度也在逐步加大，叶缘直径达到了100m以上的风机已经屡见不鲜，这些也直接增加了风机叶片损坏的风险。同时叶片工作在高空，经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪等强对流气候的侵袭。
[0004]传统的通过人工巡检的方式发现叶片问题，不仅费时费力，效率低下，而且往往不能及时发现叶片潜在的问题和缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的是提供种一种风力机叶片状态监测系统，通过所述监测系统对风力发电机叶片实时监测，实现叶片损伤或故障的自动诊断，此噪声监测为叶片内部混响噪声，可以最大程度的减少外部的环境噪声和风力机其他机械噪声对状态监测结果的影响，避免外部环境影响传感器的寿命，所述监测系统和方法成本低、可靠性高、稳定性高。
[0006]为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：
[0007]一种风力机叶片状态监测系统，所述风力机包括塔筒、轮毂和多个叶片，多个叶片通过轮毂安装在塔筒上，叶片设有内部容腔，所述监测系统包括拾音器、极端服务器、叶片监测软件和用于采集叶片内的混响噪声的采集器，拾音器设有至少一个，拾音器安装在叶片的内部容腔中，采集器和极端服务器电连接，极端服务器中安装有对采集到的信号进行处理的叶片监测软件。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进：
[0009]拾音器的标称灵敏度为50mv/Pa，采样频率为10HZ～20KHZ，采样精度动态范围为16dB～140dB，环境温度为
‑
20℃～70℃。
[0010]每个叶片内设有三个拾音器，分别安装在叶片的叶根、叶中、叶尖。
[0011]拾音器通过设计好的固定支架固定安装在在叶片腹板上。
[0012]所述监测系统还包括信号线，信号线的两端分别连接拾音器和采集器。
[0013]采集器安装在轮毂里，每一小时采样一次，采集时长为30S，采样频率为25600HZ。
[0014]所述监测系统还包括无线AP、交换机、风场环网，采集器、无线AP、交换机、风场环网和极端服务器依次电连接，采集器和无线AP为有线连接，无线AP和交换机通过无线连接，交换机和风场环网为有线连接，风场环网和极端服务器为有线连接。
[0015]无线AP安装在轮毂里，交换机安装在塔筒的底部。
[0016]本技术的有益效果是：
[0017]1)通过所述监测系统对风力发电机叶片实时监测，风力发电机叶片噪声信号特征与数据库之间进行比较，实现了叶片损伤或故障的自动诊断，由于此噪声监测为叶片内部混响噪声，可以最大程度的减少外部的环境噪声和风力机其他机械噪声对状态监测结果的影响，避免外部环境影响传感器的寿命，所述监测系统和方法成本低、可靠性高、稳定性高。
[0018]2)实时监测叶片运行状态，早期预测故障，合理安排检维修和生产计划；实时了解叶片状态，避免恶性生产事故的发生，降低维修成本；精确定位故障原因，减少维修人员工作量，减轻运维压力；可实现远程实时在线监控叶片状态，减少人员工作量。
[0019]3)通过拾音器采集叶片内部空腔的混响噪声，来对叶片的健康状态进行在线监测；每个叶片采集到的内部混响噪声通过采集器进行无线传输，由风场环网传输到服务器，然后服务器的诊断系统再对采集到的混响噪声进行声音解析与噪声处理，对其数据特征进行提取，与数据库的特征进行比对，对有问题的叶片进行预警严重等级分级，可按等级进行检修计划排布。
附图说明
[0020]图1是本技术一个实施例的监测系统结构示意图。
[0021]图2是本技术一个实施例的监测方法原理示意图。
[0022]图3是本技术一个实施例的待检测的叶片内噪声的频域图像和提取的图像特征示意图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
[0024]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0025]一种风力机叶片状态监测系统，所述风力机包括塔筒6、轮毂3和多个叶片2，多个叶片2通过轮毂3安装在塔筒6上。叶片2设有内部容腔。所述监测系统如图1所示，包括拾音器1、信号线4、采集器5、无线AP7、交换机8、风场环网9、极端服务器10、叶片监测软件11。
[0026]拾音器1和采集器5通过信号线4连接，采集器5和无线AP7为有线连接，无线AP7和交换机8通过无线连接，交换机8和风场环网9为有线连接，风场环网9和极端服务器10为有线连接，叶片监测软件11为处理软件，叶片监测软件11安装在极端服务器10中。极端服务器10为计算机等，除了叶片监测软件11，极端服务器10中还安装有叶片噪声故障特征数据库，能对叶片2进行实时监测和诊断。
[0027]拾音器1设有至少一个，拾音器1放在叶片2的内部容腔中，拾音器1用于采集叶片2内的混响噪声。本实施例中，每个叶片2内设有三个拾音器1，三个拾音器1沿着叶片2的展向间隔布置，分别安装在叶片2的叶根、叶中、叶尖，即每个叶片2内的三个拾音器1同时分别监测三个位置的噪声信号。拾音器1通过设计好的固定支架固定安装在在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力机叶片状态监测系统，所述风力机包括塔筒(6)、轮毂(3)和多个叶片(2)，多个叶片(2)通过轮毂(3)安装在塔筒(6)上，其特征在于，叶片(2)设有内部容腔，所述监测系统包括拾音器(1)、极端服务器(10)、叶片监测软件(11)和用于采集叶片(2)内的混响噪声的采集器(5)，拾音器(1)设有至少一个，拾音器(1)安装在叶片(2)的内部容腔中，采集器(5)和极端服务器(10)电连接，极端服务器(10)中安装有对采集到的信号进行处理的叶片监测软件(11)。2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：拾音器(1)的标称灵敏度为50mv/Pa，采样频率为10HZ～20KHZ，采样精度动态范围为16dB～140dB，环境温度为
‑
20℃～70℃。3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：每个叶片(2)内设有三个拾音器(1)，分别安装在叶片(2)的叶根、叶中、叶尖。4.根据权利要求1～3任一所述的监测系...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏克湘，尹燕，刘金刚，杨文献，周舟，蒋邦，梁鹏程，冯学斌，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：