[发明专利]一种风电机组叶片多维状态监测装置及方法

权利要求书

1.一种风电机组叶片多维状态监测装置，其特征在于，包括：监测模块、控制模块、通信模块及电源模块，其中：

监测模块包括:应变监测单元、振动监测单元、雷击监测单元以及覆冰监测单元；其中应变监测单元用于对风电机组叶片进行叶片载荷监测、桨距角及气动不平衡监测；振动监测单元用于对风电机组叶片进行雷击损伤监测、叶片结构损伤及裂纹监测；雷击监测单元用于监测风电机组叶片受雷击时的雷电流信息；覆冰监测单元用于监测风电机组叶片的覆冰厚度；

控制模块用于向各监测单元发送数据采集指令，并接收监测模块反馈的数据，对数据进行处理后传送给通信模块，通信模块将数据传输给后台主站系统或监测中心；

电源模块用于给各模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，控制模块包括：机舱控制单元和轮毂控制单元，机舱控制单元和轮毂控制单元之间通过有线或无线方式通信，轮毂控制单元与应变监测单元、振动监测单元、雷击监测单元之间为有线连接，与覆冰监测单元之间为无线连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在每支叶片叶根的内表面同一圆周上安装预设数量的应变传感器，在叶片内部靠近叶尖端安装预设数量的加速度传感器，在叶片内部防雷引下线上安装预设数量的雷电流感应传感器，在叶片外表面前缘安装预设数量的覆冰传感器；轮毂控制单元安装于轮毂中与应变传感器、加速度传感器、雷电流感应传感器进行电连接，与覆冰传感器无线连接，用于获取叶片的状态信息并发送机舱控制单元；机舱控制单元安装于机舱中，对接收到叶片的状态信息进行分析得到监测结果，并通过通信模块与风电机组主控系统或监测中心通信。

4.一种风电机组叶片多维状态监测方法，其特征在于，基于权利要求1-3中任一所述的装置，其特征在于，包括：

S1：上电后控制模块内的监测程序开始运行并完成初始化；

S2：开始计时并分别设置应变、振动、雷击及覆冰监测单元数据采集周期T1、T2、T3、T4；

S3：判断是否满足采集周期要求，如果T1、T2、T3、T4满足定时要求，则T1、T2、T3、T4计时器清零并重新开始计时，且控制模块向相应的监测单元发送数据采集指令；

S4：各相应监测单元采集数据后传输给控制模块；

S5：控制模块对采集的监测数据进行分析处理，如果某监测单元未采集到数据，则直接跳过相应分析；

S6：控制模块将各个监测单元的分析结果反馈给机组主控系统，并进入S3进行循环。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，振动监测单元的采集周期应小于0.5倍叶片的三阶固有振动周期，设定各监测单元的数据采集周期为：0.1s≤T1≤3s、0.1s≤T2≤1s、T3采用雷电流触发机制、10min≤T4≤120min。

6.根据权利要求4所述的风电机组叶片多维状态监测方法，其特征在于，应变结果分析方法包括：

设叶片挥舞方向及摆振方向上的形变量分别为x和y，挥舞方向形变报警阈值为a，三支叶片一致性偏差阈值为c；摆振方向形变报警阈值为b，三支叶片一致性偏差阈值为d，当|x|a时，对叶片挥舞方向形变报警，当|y|b时，对叶片摆振方向形变报警，说明叶片出现了载荷异常。