[发明专利]风力发电机的风机叶片监测方法及装置、存储介质、风力发电机

说明书

一种风力发电机的风机叶片监测方法及装置、存储介质、风力发电机，风机叶片监测方法包括：获取多个位移传感器采集的波长信号，所述多个位移传感器安装于风机叶片内的多个截面位置；根据各个位移传感器的波长信号计算所述风机叶片在所述多个截面位置的弯矩、扭矩和/或所述位移传感器的位移；根据所述弯矩、所述扭矩和/或所述位移判定所述风机叶片的结构状态。本发明技术方案能够提升风机叶片状态监测的精准性。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种风力发电机的风机叶片监测方法及装置、存储介质、风力发电机。

背景技术

风力发电市场随着发电机组技术的提升，都向着更高的发电功率和更低的运维成本发展，这也是各家整机厂商技术研发创新的主要方向。因此，兆瓦级别的风电机组需要更巨大的风机叶片去俘获更多的风能到电能的转换，这也为风电机组和超长叶片的设计工作带去了艰巨的挑战。风机叶片是获取风能的主要部件，随着风机叶片长度的增长，对叶片载荷的实时监测就变得必不可少。尤其是海上和北方地区风机，每年大风或台风过后，风机叶片是否损伤，风机什么时候可以开机运行，目前这些只能通过大风或台风过后的巡检来完成，效率低、成本高，需要耗费大量的人力和时间。

另外，风场一般所处地区风况复杂多变，叶片的不断加长，不但每台风机间的风况有差异，风机的不同叶片在不同方位时受到的风推力也不相同。再加上叶片气动外形的变化、变桨执行的累计误差、传动链对中误差等，使叶片气动不平衡的对风机安全所带来的危险系数逐渐加大。独立变桨的功能此时显得尤为重要，是提高风机发电效率和安全系数的必要途径。不同于同步变桨控制，独立变桨是根据各个叶片的实际载荷发出不同的变桨指令，控制桨距角的变化，使每个叶片能够获取不同的目标位置，以达到降低叶轮面不均衡载荷的目的。叶片实时载荷监测是独立变桨的基础数据来源。

据统计，在我国云南、四川等地风场，每年雷雨天气多，随着风机塔筒越来越高，叶片遭受雷击的概率亦增大。目前，风机叶片基本的防雷电设计或接闪器组件不能完全的引雷，经常有叶片被雷击损毁的事故发生。雷电流从叶片流过时会产生很大的电磁力，巨大的电磁力可以使整个风电叶片弯曲，甚至是叶表穿孔、叶尖炸开、蒙皮开裂、叶片断裂等各类机械损伤问题。而雷电流时间短、能量大，这使得很多探测技术使用受限。若能实时记录雷电流的大小、次数、时间等信息，对于风机叶片的设计提升是巨大的帮助。

因此，对风电机组叶片的载荷的进行实时监控和雷击电流的长期记录采集，从当前看，可以实时评估风机结构状态，为独立变桨控制系统提供控制策略依据，充分利用风力资源，提升发电效率；从长期看，可以对叶片的结构进行损伤和疲劳的评估，减少运维成本，提升经济效益。目前，叶片载荷测量传感器较多，从原理上分一般采用电阻应变式或光纤应变式。

但是，电阻式载荷传感器受电磁干扰非常严重，传感器的布线方式比较复杂，需要做绝缘处理，否则一旦遭受雷击，就要全部更换，不能适用长期监测。另外，随着风电叶片的长度越来越长，电阻式载荷传感器的信号在长距离电缆传输时的产生的压降这一劣势变得尤为突出。同时传感器的感测电压一般微伏与毫伏级别，在风机运行的环境中易受电磁干扰，尤其是海上大兆瓦的风机机舱内通常配置了高压的变压器，电磁干扰极强，这大大降低了应变片的使用寿命及监测可靠性。因此，电阻式、压电式等一些电子类载荷或应变传感器已经非常不适用于风力发电机的监测。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提升风机叶片状态监测的精准性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种风力发电机的风机叶片监测方法，风力发电机的风机叶片监测方法包括：获取多个位移传感器采集的波长信号，所述多个位移传感器安装于风机叶片内的多个截面位置；根据各个位移传感器的波长信号计算所述风机叶片在所述多个截面位置的弯矩、扭矩和/或所述位移传感器的位移；根据所述弯矩、所述扭矩和/或所述位移判定所述风机叶片的结构状态。

可选的，所述多个截面位置选自所述风机叶片的叶根、所述风机叶片的最大弦长处以及翼形截面变径处。