一种风机叶片缺陷在线监测系统的制作方法

1.本发明属于风力发电机叶片缺陷监测技术领域，更为具体地讲，涉及一种风机叶片缺陷在线监测系统。


背景技术：

2.近年来我国大力发展风电技术，风机装机容量大幅提高。而叶片作为风机的核心和重要组成部分，其成本大约占到整个发电机组的25％～30％。风机叶片在长期的服役过程中，由于材料老化、腐蚀、疲劳以及长期在户外恶劣环境下运行，极易造成损伤累积，可能导致叶片的变形、裂纹乃至断裂，产生严重的经济损失和安全风险。
3.同时，对于在役的风电机组，目前主要是停机后采取人工吊篮、望远镜、无人机或爬行机器人进行观察，效率非常低且造成很大的能源浪费及经济损失。因此，对风机叶片的在线监测、缺陷预警是十分必要的。
4.目前，风机叶片缺陷在线监测主要采用声发射、噪音及振动三种方法。这三种方法需要通过大量的数据分析解读不同程度缺陷产生的信号，且容易受到外部环境不规则变化产生的信号干扰，成本高昂、系统复杂、检测准确性差。因此，研究一种成本较低、实施简便、缺陷预警准确的叶片缺陷在线监测方法具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风机叶片缺陷在线监测系统，能够有效地避免外部环境产生的干扰信号，进而准确的对叶片缺陷进行监测预警，方法简便，成本大幅度降低。
6.为实现上述发明目的，本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统，所述叶片尖端部位设置有叶尖部开孔，其特征在于，还包括：
7.气密封盖，设置于叶片根部，将气密封盖与叶片的叶根部结构密封连接，使叶根部密闭；气密封盖与叶片以及叶尖部开孔共同形成半密闭腔体，必要时可打开气密封盖供检修人员进入叶片内部检修；当叶片运行旋转时，在离心力及叶片外部高速气流形成的负压作用下，半密闭腔体从气密封盖到叶尖部开孔的气压逐渐变化并达到平衡；如果叶片在运行过程中出现穿透性的缺陷，则半密闭腔体的密闭性被破坏，半密闭腔体的气压会重新达到另一种平衡态；
8.传感器模块，设置于叶片内部的组合传感器，用于检测半密闭腔体的实际气压值，并同步检测叶片的转速以及半密闭腔体内的温度，再发送给处理器；
9.处理器，位于叶片内部或外部，根据检测到的实际气压值、叶片转速及温度，确定叶片缺陷状态；
10.电源模块，为传感器模块和处理器提供电能。
11.本发明的发明目的是这样实现的：
12.本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统，通过将气密封盖与叶片以及叶尖部开孔
共同形成半密闭腔体，然后在已知叶片转速和半密闭内腔温度的条件下，计算半密闭内腔的理论气压值，再与传感器模块检测的实际气压值进行比较，进而确定风机叶片的缺陷状态，并发出叶片存在缺陷的告警信号。
13.同时，本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统具有以下有益效果：
14.(1)、当有穿透性缺陷破坏了叶片半密闭内腔的密闭性时，叶片半密闭内腔的压力形态发生变化，通过监测这种压力的变化，即可准确实现叶片缺陷的在线监测，方法简便且成本较低；
15.(2)、通过在叶片内布置多个传感器模块，提高监测系统判断准确度，也可以控制传感器模块的采样频率，实现在线分时或实时监测；
16.(3)、风机叶片的在线监测系统在不停机前提下实现风机叶片缺陷检测及预警，具有成本较低、实施简便、缺陷预警准确等特点。
附图说明
17.图1是本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统一种具体实施方式架构图；
18.图2是电源模块供电示意图；
19.图3是处理器的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
21.实施例
22.图1是本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统一种具体实施方式架构图。
23.在本实施例中，如图1所示，本发明一种风机叶片缺陷在线监测系统，所述叶片1尖端部位设置有叶尖部开孔1.1，还包括：
24.气密封盖3，设置于叶片根部，将气密封盖3与叶片1的叶根部1.2结构密封连接，使叶根部密闭；气密封盖3与叶片1以及叶尖部开孔1.1共同形成半密闭腔体6，必要时可打开气密封盖供检修人员进入叶片1内部检修；在本实施例中，气密封盖3与叶根部1.2结构可采用密封胶连接，也可采用密封垫圈和螺栓或锁扣锁紧的方式密封连接，作为优选的，也可将气密封盖3分成固定部分和门盖部分，将固定部分采用密封胶等方式与叶根部1.2结构连接，不易分离且密封性好，将门盖部分与固定部分再采用密封垫圈和螺栓或锁扣等方式密封连接，方便打开和密闭。
25.当叶片1运行旋转时，在离心力及叶片外部高速气流形成的负压作用下，半密闭腔体6从气密封盖3到叶尖部开孔1.1的气压逐渐变化并达到平衡；如果叶片1在运行过程中出现裂纹、孔洞等穿透性的缺陷，则半密闭腔体6的密闭性被破坏，半密闭腔体6的气压会重新达到另一种平衡态；
26.在本实施例中，也可以将叶尖部开孔1.1密闭，叶根部1.2处设置开孔，在叶片旋转时由叶根至叶尖也会形成压力梯度变化，当产生穿透性缺陷时，检测叶片内腔的气压变化，实现监测；也可以在叶尖部开孔设置排水阀，产生积水时将积水排出，防止对叶片造成损
坏。
27.传感器模块2，设置于叶片内部的组合传感器，用于检测半密闭腔体6的实际气压值，并同步检测叶片1的转速以及半密闭腔体6内的温度，再发送给处理器4；
28.传感器模块2可以为组合传感器置于叶片内部，也可以分成单独传感器分别检测不同信号，并将转速传感器置于叶片外部。在本实施例中，传感器模块2在叶片内可间隙分布多个组合传感器，通过在多个位置点进行采样监测，综合多点监测数据进行缺陷状态判定，两个或两个位置以上的监测点在两次或两次以上的采样数据判定结果相一致时，才作为系统的判定结果，排除因环境扰动、传感器失敏等因素导致监测误判，提高监测系统判断准确度。同时，也可以通过控制器控制传感器模块的采样频率，进而调整监测系统的监测时间间隔，实现在线分时或实时监测。
29.处理器4，位于叶片1的内部或外部，根据检测到的实际气压值、叶片转速及温度，确定叶片缺陷状态；
30.如图3所示，处理器4包括：信号接收模块4.1、信号分析模块4.2和执行模块4.3；
31.其中，信号接收模块4.1用于接收传感器模块2检测到的实际气压值、叶片转速及温度；
32.信号分析模块4.2用于分析接收到的信号，判断叶片缺陷状态并给出判断结果信号；
33.在本实施例中，信号分析模块4.2预置可编辑程序，建立稳态下叶片半密闭腔体的气压与半密闭腔体的温度、叶片转速的数学模型，即在已知叶片转速和半密闭内腔温度的条件下，运行预置的可编辑程序可得到半密闭内腔的理论气压值，再与收到的实际气压值进行比较，如果实际气压值与理论气压值的差值或比值在设定的范围内，则判定半密闭腔体的密闭性没有被改变，叶片不存在穿透性的裂纹、孔洞等缺陷，并发出叶片无缺陷信号；否则，判定半密闭腔体的密闭性被破坏，叶片存在穿透性的裂纹、孔洞等缺陷，并发出叶片存在缺陷的告警信号，告警信号可采用文字标识、声、光报警等形式对监测结果进行提示，以便工作人员进行相应的处理。作为可选的，也可将信号发送至风电机组监控室内进行预警提示，或将执行模块4.3从处理器4中剥离出来，设置于有利于人员响应的地方。
34.执行模块4.3用于执行信号分析模块4.1发出的判断结果信号，提示工作人员做出相应处理。
35.如图2所示，电源模块5为传感器模块2和处理器4提供电能。
36.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。