风机叶片断裂在线监测装置的制作方法

专利名称：风机叶片断裂在线监测装置的制作方法技术领域：本实用新型涉及在线监测装置，尤其是风机叶片断裂在线监测装置。背景技术：人们的生产、生活离不开能源，但石油、煤炭等化石能源日益枯竭，地球中石油的储量约可开采50年，煤炭储量约可开采200年。随着全世界对环境保护、能源短缺问题的日益关注，各国均在努力发展清洁能源、绿色能源，更多地利用自然资源，更好地促进可持续发展，减少有害气体排放。风能是太阳辐射对地球表面加热不均匀而形成的，是一种绿色能源，风力发电能够有效地利用风能，在获取能量的同时不破坏自然环境。叶片是风力发电机组中关键的部位，它的功能是捕获风能。风机叶片多采用玻璃纤维增强复合材料(CRP)，其基体材料为聚醋树脂或环氧树脂。叶片造价约占整个风力发电机设备的1/4到1/5。叶片的结构和受力相当复杂，且叶片在高空工作，环境十分恶劣，春夏秋冬、酷寒严暑、雷电、雨雪等等，叶片是风力发电机中最容易出现事故的位置。随着机组大型化，叶片长度在不断增加，叶片出现事故的可能性也不断增加。风机在运行过程中叶片要承受较大的风载荷，当受到载荷超过其疲劳极限时，部件就会产生断裂。叶片的隐患随时都有可能对风机产生危害，每天都有可能演变成事故。近年来，国内风电重大事故时有发生。据统计，由叶片引发的事故占风电厂事故的三分之一，一旦发生事故:轻则叶片断裂，重则机组倒塌、损失上千万元。据了解，建设一台2MW的风机，造价约需2000万元。发生叶片断裂，是电力行业的重大事故，将给风电厂带来巨大的损失。要保证风力发电机安全、经济运行的一个十分有效的办法就是保证风力发电机叶片的健康，及时发现叶片异常，出现故障可以预警。因此，急需一种能在线监测叶片是否处于正常状态的装置。发明内容本实用新型的目的是提供一种安全可靠、实时、定量地对风机叶片进行监测的风机叶片断裂在线监测装置。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:风机叶片断裂在线监测装置，包括设在叶片上的传感器、电源和PCB板，以及信号处理机；PCB板上设有对传感器采集的信号进行模数转换的单片机和无线发射模块，所述传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与无线发射模块电连接；所述信号处理机内设有无线接收模块。进一步的，所述传感器为振动加速度传感器。进一步的，所述传感器内设有信号采集模块和信号放大模块，信号采集模块与信号放大模块电连接。本实用新型 采用以上技术方案，通过传感器采集叶片振动信号，并通过单片机模数转换后经无线发生模块传送至信号处理机，信号处理机对信号进行分析处理，计算振动频率和振动极值，并绘制振型图输出。叶片出现断裂时，振型图会出现异常，通过对比其常态的频率和振型图，就能发现断裂。本实用新型结构简单，工作可靠性强。以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:图1为本实用新型风机叶片断裂在线监测装置的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:如图1所示，本实用新型风机叶片断裂在线监测装置，包括设在叶片上的传感器1、电源2和PCB板3，以及信号处理机6，信号处理机6设置在地面上；PCB板3上设有对传感器I采集的信号进行模数转换的单片机4和无线发射模块5，所述传感器I与单片机4的输入端电连接，单片机4的输出端与无线发射模块5电连接；所述信号处理机6内设有无线接收模块61，信号处理机6通过无线网络与单片机4连接，该无线网络为2.4G无线以太网。所述传感器I为振动加速度传感器。所述传感器I内设有信号采集模块11和信号放大模块12，信号采集模块11与信号放大模块12电连接。本实施例中，风机上的叶片可以为多个，信号处理机6为一个，信号处理机6可以同时接收多个叶片上的信号，并进行解析。本实用新型工作步骤:1、叶片振动信号采集:传感器I的信号采集模块11按照相等的周期进行信号采集，每个周期包括连续采集振动信号IOs和采集间隔10ms，每个周期采集1000个叶片振动信号模拟量，振动信号模拟量通过信号放大模块12放大后传送至单片机4中进行模数转换。2、叶片振动信号传送:振动信号模拟量经模数转换成数字信号后，经无线发送模块5发送至信号处理机6的无线接收模块61。3、叶片振动信号的分析处理:信号处理机6将每个传感器I的信号单独分离出来，并分别存入数据库。信号处理程序主要完成频谱分析、利频谱分析，对每路信号计算振动频率，以及在采集周期内的数值变化，并计算振动最大值、绘制振型图输出。本实用新型工作原理:叶片的断裂是一个较为长期的过程，从最初的微小裂纹逐渐变大不是一蹴而就的，通过对叶片振动进行连续监测过程，一旦叶片出现裂纹，振动信号的振动频率和振动大小就会出现异常，通过对比其常态的频率和振型图，就能发现异常值，从而判定叶片是否处于正 常状态。权利要求1.风机叶片断裂在线监测装置，其特征在于:其包括设在叶片上的传感器、电源和PCB板，以及信号处理机；PCB板上设有对传感器采集的信号进行模数转换的单片机和无线发射模块，所述传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与无线发射模块电连接；所述信号处理机内设有无线接收模块。2.根据权利要求1所述的风机叶片断裂在线监测装置，其特征在于:所述传感器为振动加速度传感器。3.根据权利要求1所述的风机叶片断裂在线监测装置，其特征在于:所述传感器内设有信号采集模 块和信号放大模块，信号采集模块与信号放大模块电连接。专利摘要本实用新型公开了风机叶片断裂在线监测装置，包括设在叶片上的传感器、电源和PCB板，以及信号处理机；PCB板上设有对传感器采集的信号进行模数转换的单片机和无线发射模块，所述传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与无线发射模块电连接；所述信号处理机内设有无线接收模块。采用以上结构，通过传感器采集叶片振动信号，并通过单片机模数转换后经无线网络传送至信号处理机，信号处理机对信号进行分析处理，计算振动频率和振动极值，并绘制振型图输出。叶片出现断裂时，振型图会出现异常，通过对比其常态的频率和振型图，就能发现断裂。本实用新型结构简单，工作可靠性强。文档编号F04D27/00GK203146383SQ20132010033公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日发明者李哲舟 申请人:李哲舟