專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片監(jiān)測(cè)，尤其是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
1. 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架高度為60米以上，而葉輪的直徑為77米，也就是說葉輪的中心距地面61米高，葉片的最高點(diǎn)98. 5米(最低點(diǎn)也在23. 5米高)，葉片在這么高的部位運(yùn)行，一旦出現(xiàn)開裂，被雷電擊壞，表面結(jié)冰等是我們無法用肉眼及時(shí)發(fā)現(xiàn)的。小毛病不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，最終將導(dǎo)致整支葉片斷裂。風(fēng)輪在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行下，葉尖的線速度為70米/秒(這相當(dāng)于一輛時(shí)速252公里的超高速行駛的小轎車的速度)，葉片的斷裂不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦斷裂，葉片會(huì)與塔架相撞擊，將對(duì)風(fēng)機(jī)的某些部件造成傷害。整個(gè)風(fēng)輪(三支葉片和輪轂)重30多噸，產(chǎn)生的慣力和撞擊力是很大的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片使用壽命為20年，部件是完全暴露在光天化日之下，要經(jīng)受住風(fēng)、霜、雨、雷電、高溫以及嚴(yán)寒和颶風(fēng)的考驗(yàn)，葉片的損壞是不可避免的。目前葉片在風(fēng)機(jī)的運(yùn)行中發(fā)生損壞直至停機(jī)或者造成嚴(yán)重后果時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，造成的損失是可想而知的。風(fēng)機(jī)越做越大，葉片隨之而加長(zhǎng)(45M/2MW、54M/3MW、61M/5MW)，大尺寸葉片柔性大大增加使葉片經(jīng)常處于大攻角運(yùn)行，失速現(xiàn)象嚴(yán)重，引發(fā)葉片疲勞振動(dòng)，并降低發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)葉片本體，安裝在輪轂上；發(fā)電機(jī)，經(jīng)由齒輪箱及主軸連接所述輪轂或者直接連接所述輪轂；設(shè)置在所述多個(gè)葉片本體上的多個(gè)光纖光柵傳感器；光纖光柵信號(hào)分析儀，通過光纖和光纖耦合器連接所述多個(gè)光纖光柵傳感器；其中，光纖光柵信號(hào)分析儀通過分別測(cè)量每個(gè)光纖光柵傳感器經(jīng)由光纖傳送的光信號(hào)幅值變化及頻率關(guān)系，獲得葉片本體震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞信息。其中，所述的光纖光柵傳感器通過粘接膠固定在葉片本體的內(nèi)壁或預(yù)埋在葉片本體內(nèi)。其中，光纖光柵傳感器設(shè)置在葉片本體上的位置包括葉片翼型剖面下表面、葉片前緣、葉片翼型剖面上表面和葉片后緣之一或其組合。其中，所述葉片本體通過變槳法蘭總成安裝在輪轂上，主軸的一端與輪轂相連另一端與齒輪箱主軸相連，電滑環(huán)的一端與齒輪箱主軸相連另一端與光滑環(huán)相連，發(fā)電機(jī)與齒輪箱相連并分別固定在機(jī)座上，機(jī)座通過偏航法蘭固定在塔筒上。
其中，光纖分為兩段，一段穿過主軸、齒輪箱主軸和電滑環(huán)的內(nèi)孔與光滑環(huán)的轉(zhuǎn)子端相連，另一段經(jīng)由光滑環(huán)的定子端與光纖光柵信號(hào)分析儀相連。所述光纖光柵信號(hào)分析儀包括光信號(hào)處理單元、光電轉(zhuǎn)換單元、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和通信接口，并完成對(duì)每個(gè)光纖光柵傳感器波長(zhǎng)的檢測(cè)或通過光延遲將信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開，通過先后順序及不同的時(shí)隙來區(qū)分每個(gè)光纖光柵傳感器的反射信號(hào)，并根據(jù)光纖光柵傳感器對(duì)應(yīng)的溫度、震動(dòng)和應(yīng)變量的幅值和頻率光纖，獲得葉片本體的震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞信息；其中，所述的光纖光柵分析儀的采樣頻率為0. OlHz至500Hz。其中，葉片本體通過變漿法蘭總成與輪轂相連，輪轂與發(fā)電機(jī)軸相連，發(fā)電機(jī)軸安裝在發(fā)電機(jī)上，發(fā)電機(jī)固定在機(jī)座上，電滑環(huán)通過螺栓與發(fā)電機(jī)軸相連，光滑環(huán)通過螺栓與電滑環(huán)相連，機(jī)座通過偏航法蘭與塔筒相連，塔筒固定在塔基座上。其中，所述光纖分為兩段，一段穿過發(fā)電機(jī)軸的內(nèi)孔和電滑環(huán)的內(nèi)孔與光滑環(huán)的轉(zhuǎn)子端相連，另一段經(jīng)由光滑環(huán)的定子端與光纖光柵信號(hào)分析儀相連。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置還包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)或齒輪箱或軸承箱或機(jī)座或偏航法蘭或塔筒或塔基座上的其他光纖光柵傳感器，這些光纖光柵傳感器通過光纖與光纖光柵信號(hào)分析儀相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多部位監(jiān)測(cè)。其中，所述的智能化監(jiān)測(cè)裝置可以對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行單元式監(jiān)測(cè)，采用GPRS無線傳輸可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)相連可實(shí)現(xiàn)多地、多機(jī)位網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過光纖光柵傳感器采集的信號(hào)傳輸給光纖光柵信號(hào)分析儀， 光纖光柵信號(hào)分析儀將接收到的光信號(hào)分析整理、數(shù)據(jù)處理后傳輸給工控機(jī)，并通過專用軟件在顯示器上顯示葉片的運(yùn)行狀況(如動(dòng)平衡、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等)。將采集到的信號(hào)經(jīng)過進(jìn)一步分析、計(jì)算、判斷可獲知葉片的健康狀況(如葉片的損壞，前后緣開裂，材料老化等)。顯然，上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可對(duì)葉片健康實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、安全可靠的特點(diǎn)。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果1、本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其在制造葉片的過程中把光纖光柵傳感器埋在葉片本體內(nèi)或葉片制做好后粘貼在葉片表面，當(dāng)葉片安裝在輪轂上時(shí)，把每個(gè)光纖光柵傳感器通過光纖與光纖光柵信號(hào)分析儀相連，每個(gè)傳感器相當(dāng)于人體的神經(jīng)，光纖光柵信號(hào)分析儀相當(dāng)于人體的大腦，根據(jù)傳感器輸出的數(shù)據(jù)，光纖光柵信號(hào)分析儀會(huì)自動(dòng)分析處理，顯示葉片健康狀況，隱患等。通過有線或無線的方式及時(shí)準(zhǔn)確的傳遞給風(fēng)場(chǎng)控制中心的值機(jī)人員，避免葉片帶病工作，以減少事故的發(fā)生和損失。2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置有數(shù)據(jù)輸出接口，能傳輸給風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，或修改變漿機(jī)構(gòu)的變漿參數(shù)使葉片最大程度捕捉風(fēng)能。葉片制造商或主機(jī)制造商與各風(fēng)場(chǎng)控制中心聯(lián)網(wǎng)，可獲悉各地風(fēng)場(chǎng)每支葉片的運(yùn)行情況和健康狀況，再經(jīng)過仔細(xì)的分析還可以預(yù)知葉片未來的使用壽命。3、依托風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置會(huì)有效地控制葉片及整機(jī)的載荷，以降低齒輪箱，轉(zhuǎn)子和其他零部件的額外載荷，減少維護(hù)和提高風(fēng)機(jī)可靠性。4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置采用光纖光柵傳感器和光纖傳輸，抗電池干擾、防爆、防腐、防雷擊、高絕緣性、耐高溫、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)。5、可以對(duì)單個(gè)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行單元式監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、與網(wǎng)絡(luò)相連實(shí)現(xiàn)多地多機(jī)位網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸或采用GPRS無線傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，靈活、便捷、可靠。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖Ia是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第一實(shí)施例示意圖；圖Ib是圖Ia中A-A指示部位的剖視圖；圖2是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第二實(shí)施例示意圖；圖3是顯示本發(fā)明的光纖光柵傳感器安裝示意圖；圖4是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第三實(shí)施例示意圖。附圖標(biāo)記說明葉片本體1、葉片翼型剖面下表面1A、葉片前緣1B、葉片翼型剖面上表面1C、葉片后緣1D、光纖光柵傳感器2、光纖3、變漿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4、光纖耦合器5、變漿法蘭總成6、輪轂7、軸承箱8、主軸9、齒輪箱10、齒輪箱主軸11、螺栓12、電滑環(huán)13、螺栓14、 光滑環(huán)15、光滑環(huán)定子連桿16、發(fā)電機(jī)17、螺栓18、機(jī)座19、偏航法蘭20、塔筒21、塔基座 22、光纖光柵信號(hào)分析儀23、以太網(wǎng)接口 24、連接線25、工控機(jī)沈、顯示器27、發(fā)電機(jī)軸28、 粘接膠四。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖Ia和圖2所示的實(shí)施例，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置包括葉片本體1，安裝在輪轂7上；發(fā)電機(jī)17，經(jīng)由齒輪箱10及主軸9連接所述輪轂7或者直接連接所述輪轂7 ；設(shè)置在葉片本體1上的多個(gè)光纖光柵傳感器2 ；光纖光柵信號(hào)分析儀23，通過光纖3和光纖耦合器5連接所述多個(gè)光纖光柵傳感器2 ；所述的光纖光柵傳感器2受到溫度或受力變化時(shí)，光纖光柵的柵格周期以及光纖芯層的折射率就會(huì)發(fā)生變化，使得光纖光柵的反射光波長(zhǎng)隨之改變。光纖光柵信號(hào)分析儀23 通過對(duì)反射光波長(zhǎng)的數(shù)字化精確測(cè)量，并根據(jù)輸入的溫度、應(yīng)變量的幅值及頻率關(guān)系，可獲得葉片本體1的震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞等信息，通過人機(jī)界面輸出，以便風(fēng)場(chǎng)值機(jī)人員得到葉片的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患的損傷部位，及時(shí)排除故障，提高發(fā)電效率。本發(fā)明利用設(shè)置在各個(gè)葉片本體1不同部位上的光纖光柵傳感器2對(duì)葉片本體1 不同部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片本體的問題，及時(shí)進(jìn)行檢修，從而可以避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)出現(xiàn)損壞等嚴(yán)重后果。另外，本發(fā)明的光纖光柵傳感器2通過粘接膠四固定在葉片本體1的內(nèi)壁或預(yù)埋在葉片本體1內(nèi)，如圖3所示。此外，光纖光柵傳感器2設(shè)置在葉片本體1上的位置包括葉片翼型剖面下表面 1A、葉片前緣1B、葉片翼型剖面上表面IC和葉片后緣ID之一或其組合，如圖Ib所示。下面結(jié)合三個(gè)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖Ia顯示了本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第一實(shí)施例，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)為齒輪箱式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。如圖1所示，所述葉片本體1通過變槳法蘭總成6安裝在輪轂7上，主軸9的一端與輪轂7相連，另一端與齒輪箱主軸11相連(例如，通過插接或螺栓連接在一起)，并通過軸承箱8固定在機(jī)座19上，電滑環(huán)13的一端通過螺栓12與齒輪箱主軸11的輸出端相連， 另一端通過螺栓14與光滑環(huán)15相連，光滑環(huán)定子連桿16通過螺栓18與電滑環(huán)13相連， 變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4與變槳法蘭總成6和輪轂7相連，發(fā)電機(jī)17與齒輪箱10相連，發(fā)電機(jī)17 和齒輪箱10分別固定在機(jī)座19上，機(jī)座19通過偏航法蘭20固定在塔筒21上，而塔筒21 固定在塔基座22上，所述的葉片本體1上設(shè)有若干個(gè)光纖光柵傳感器2，光纖光柵傳感器2 與光纖3相連，光纖耦合器5通過光纖3將各組光纖光柵傳感器2連接在一起，經(jīng)過主軸9 和齒輪箱10段的光纖3其一端通過光纖耦合器5和光纖3與光纖光柵傳感器2相連，另一端穿過主軸9、齒輪箱主軸11、電滑環(huán)13的內(nèi)孔與光滑環(huán)15相連，光纖光柵信號(hào)分析儀23 的輸入端通過光纖3與光滑環(huán)15相連，而輸出端通過連接線25與工控機(jī)沈相連，顯示器 27與工控機(jī)沈相連。光纖光柵分析儀23主要由光信號(hào)處理單元、光電轉(zhuǎn)換單元、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、 數(shù)字處理單元和通信接口所組成，由于它們屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，故省略對(duì)其詳細(xì)說明。光信號(hào)處理單元首先發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)過光纖到達(dá)光纖光柵傳感器2，光纖光柵傳感器2反射回的光信號(hào)中攜帶了測(cè)點(diǎn)的溫度、震動(dòng)和應(yīng)變量信息，沿原路返回到達(dá)光信號(hào)處理單元，完成每支光纖光柵傳感器2信號(hào)的波長(zhǎng)解調(diào)；光電轉(zhuǎn)換單元將經(jīng)過波長(zhǎng)解調(diào)后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的數(shù)字采樣；數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)已數(shù)字化的傳感信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，完成對(duì)每支光纖光柵傳感器2波長(zhǎng)的檢測(cè)或通過光延遲將信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開，通過先后順序及不同的時(shí)隙來區(qū)分每支光纖光柵傳感器2的反射信號(hào)，并根據(jù)光纖光柵傳感器2對(duì)應(yīng)的溫度、震動(dòng)和應(yīng)變量的幅值及頻率關(guān)系，可獲得葉片本體1的震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞信息，同時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警閥值可判斷是否發(fā)出超限報(bào)警信息；通信接口將所有信息通過連接線25發(fā)送到工控機(jī)沈并通過專用軟件處理，在顯示器27上顯示監(jiān)測(cè)軟件界面。光纖光柵傳感器2通過粘接膠四固定在葉片本體1的內(nèi)壁，或預(yù)埋在葉片本體1 內(nèi)，參見圖3。圖Ib顯示了光纖光柵傳感器2的葉片本體1上安裝部位，其中光纖光柵傳感器2 可根據(jù)需要置放在葉片本體1的葉片翼型剖面下表面1A，葉片前緣1B、葉片翼型剖面上表面IC和葉片后緣1D，數(shù)量可根據(jù)需要而訂，縱向置放的數(shù)量也可根據(jù)需要而定。圖2顯示了本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第二實(shí)施例，其中，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。如圖2所示，葉片本體1通過變槳法蘭總成6與輪轂7相連，發(fā)電機(jī)軸觀置于發(fā)電機(jī)17內(nèi)，其一端與輪轂7相連，另一端通過螺栓12與電滑環(huán)13相連，光滑環(huán)15通過螺栓14與電滑環(huán)13相連，光滑環(huán)定子連桿16的一端與光滑環(huán)15相連，另一端通過螺栓18 與電滑環(huán)13相連，發(fā)電機(jī)17固定在機(jī)座19上，塔筒21的上端通過偏航法蘭20與機(jī)座19 相連，下端固定在塔基座22上，所述經(jīng)過發(fā)電機(jī)17段的光纖3其一端通過光纖耦合器5和光纖3與光纖光柵傳感器2相連，另一端穿過發(fā)電機(jī)軸28和電滑環(huán)13的內(nèi)孔與光滑環(huán)15相連，光纖光柵信號(hào)分析儀23的輸入端通過光纖3與光滑環(huán)15相連，而輸出端通過連接線 25與工控機(jī)沈相連，顯示器27與工控機(jī)沈相連。此外，光纖光柵傳感器2通過粘接膠四固定在葉片本體1的內(nèi)壁，或預(yù)埋在葉片本體1內(nèi)，參見圖3。如第二實(shí)施例，光纖光柵傳感器2也可根據(jù)需要置放在葉片本體1的葉片翼型剖面下表面1A，葉片前緣1B、葉片翼型剖面上表面IC和葉片后緣1D，數(shù)量可根據(jù)需要而訂，縱向置放的數(shù)量也可根據(jù)需要而定。圖4顯示了本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置的第三實(shí)施例，第三實(shí)施例通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多部件、多部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的全面監(jiān)測(cè)。如圖4所示，第三實(shí)施例與第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的區(qū)別僅僅在于光纖光柵傳感器2根據(jù)需要置放在發(fā)電機(jī)17、或齒輪箱10、或軸承箱8、或機(jī)座19、或偏航法蘭20、或塔筒21、或塔基座22上，以上部位的光纖光柵傳感器2通過光纖3和光纖耦合器5與光纖光柵信號(hào)分析儀23相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱10和發(fā)電機(jī)17以及軸承箱8的溫度，振動(dòng)等故障監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)機(jī)座19和偏航法蘭20的振動(dòng)、疲勞、變形、監(jiān)測(cè)塔筒21的振動(dòng)、變形、傾斜、監(jiān)測(cè)塔基座22的松動(dòng)等。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置既可以對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及各部件進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及各部件進(jìn)行單元式監(jiān)測(cè)，采用GPRS無線傳輸可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，以太網(wǎng)接口 M與以太網(wǎng)相連可實(shí)現(xiàn)多地多機(jī)位網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化裝置，所述光纖光柵信號(hào)分析儀23與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控制系統(tǒng)相連，并根據(jù)風(fēng)作用在葉片上的載荷情況，將采集并處理后的數(shù)據(jù)傳輸給主控制系統(tǒng)以便葉片及時(shí)調(diào)整變槳角度，并修改變槳機(jī)構(gòu)的變槳參數(shù)，以便最大程度捕捉風(fēng)能，同時(shí)還可以根據(jù)風(fēng)的情況有效地控制葉片及整機(jī)的載荷，以降低齒輪箱10、轉(zhuǎn)子和其它部件的額外載荷，減少維護(hù)和提高風(fēng)機(jī)的可靠性。盡管上文對(duì)本發(fā)明做了詳盡說明，但本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本發(fā)明原理進(jìn)行各種修改都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，包括葉片本體(1)，安裝在輪轂(7)上；發(fā)電機(jī)(17)，經(jīng)由齒輪箱(10)及主軸(9)連接所述輪轂(7)或者直接連接所述輪轂(7)；設(shè)置在所述葉片本體(1)上的多個(gè)光纖光柵傳感器O)；光纖光柵信號(hào)分析儀(23)，通過光纖C3)和光纖耦合器( 連接所述多個(gè)光纖光柵傳感器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的光纖光柵傳感器( 通過粘接膠0 固定在葉片本體(1)的內(nèi)壁或預(yù)埋在葉片本體(1)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，光纖光柵傳感器⑵設(shè)置在葉片本體⑴上的位置包括葉片翼型剖面下表面(IA)、葉片前緣(IB)、葉片翼型剖面上表面(IC)和葉片后緣(ID)之一或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述葉片本體⑴通過變槳法蘭總成(6)安裝在輪轂(7)上，主軸(9)的一端與輪轂(7)相連另一端與齒輪箱主軸(11)相連，電滑環(huán)(1 的一端與齒輪箱主軸(11)相連另一端與光滑環(huán) (15)相連，發(fā)電機(jī)(17)與齒輪箱(10)相連并分別固定在機(jī)座(19)上，機(jī)座(19)通過偏航法蘭00)固定在塔筒上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光纖(3) 分為兩段，一段穿過主軸(9)，齒輪箱主軸(11)和電滑環(huán)(1 的內(nèi)孔與光滑環(huán)(1 的轉(zhuǎn)子端相連，另一段經(jīng)由光滑環(huán)(1 的定子端與光纖光柵信號(hào)分析儀相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的光纖光柵信號(hào)分析儀包括光信號(hào)處理單元、光電轉(zhuǎn)換單元、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和通信接口，并完成對(duì)每個(gè)光纖光柵傳感器( 波長(zhǎng)的檢測(cè)或通過光延遲將信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開，通過先后順序及不同的時(shí)隙來區(qū)分每個(gè)光纖光柵傳感器O)的反射信號(hào)，并根據(jù)光纖光柵傳感器( 對(duì)應(yīng)的溫度、震動(dòng)和應(yīng)變量的幅值和頻率關(guān)系，獲得葉片本體(1)的震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞信息；其中，所述的光纖光柵分析儀03)的采樣頻率為0.01Hz——500Hz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的葉片本體⑴通過變漿法蘭總成(6)與輪轂(7)相連，輪轂(7)與發(fā)電機(jī)軸08)相連，發(fā)電機(jī)軸08)安裝在發(fā)電機(jī)(17)上，發(fā)電機(jī)(17)固定在機(jī)座(19)上，電滑環(huán)(1 通過螺栓 (12)與發(fā)電機(jī)軸08)相連，光滑環(huán)(15)通過螺栓(14)與電滑環(huán)(13)相連，機(jī)座(19)通過偏航法蘭00)與塔筒相連，塔筒固定在塔基座0 上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光纖(3) 分為兩段，一段穿過發(fā)電機(jī)軸08)的內(nèi)孔和電滑環(huán)(1 的內(nèi)孔與光滑環(huán)(1 的轉(zhuǎn)子端相連，另一段經(jīng)由光滑環(huán)(1 的定子端與光纖光柵信號(hào)分析儀相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于還包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)(17)或齒輪箱(10)或軸承箱(8)或機(jī)座(19)或偏航法蘭00)或塔筒或塔基座0 上的其他光纖光柵傳感器O)，這些光纖光柵傳感器( 通過光纖C3)與光纖光柵信號(hào)分析儀相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多部位監(jiān)測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的智能化監(jiān)測(cè)裝置可以對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行單元式監(jiān)測(cè)，采用GPRS無線傳輸可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，以太網(wǎng)接口 04)與以太網(wǎng)相連可實(shí)現(xiàn)多地、多機(jī)位網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片智能化監(jiān)測(cè)裝置，包括安裝在輪轂上的葉片本體；經(jīng)由齒輪箱及主軸連接所述輪轂或者直接連接所述輪轂的發(fā)電機(jī)；設(shè)置在葉片本體上的多個(gè)光纖光柵傳感器；通過光纖和光纖耦合器連接所述多個(gè)光纖光柵傳感器的光纖光柵信號(hào)分析儀；其中，設(shè)置在葉片本體上的每支光纖光柵傳感器具有不同于其他光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)，光纖光柵信號(hào)分析儀通過測(cè)量不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)的溫度、震動(dòng)和應(yīng)變量的幅值和頻率關(guān)系，可獲得葉片本體震動(dòng)、動(dòng)平衡、疲勞、變形、載荷、損壞信息，以便對(duì)事故的及時(shí)處理。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102588213SQ20111000983
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者孫首泉 申請(qǐng)人:孫首泉