[发明专利]一种风电机组叶片多维状态监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种风电机组叶片多维状态监测装置及方法，装置包括：监测模块中应变监测单元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；控制模块向各监测单元发送数据采集指令并接收反馈的数据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；电源模块给各模块提供电源。本发明提供的装置可以实现叶片全面监测，监测精度较高且经济性较好，监测方法不需要采集大量监测数据，可在线实时分析计算，故障分析的实时性高。

技术领域

本发明涉及风电机组叶片监测技术领域，具体涉及一种风电机组叶片多维状态监测装置及方法。

背景技术

近年来，风电机组的装机容量快速增长。随着风电装机容量的攀升及机组运行时间的增长，风电机组故障发生率也越来越高，严重影响风电场运行效率，如何降低设备故障率，提高机组利用率，减低设备运维成本，进而提升风电场的收益，成为风电场运营的主要目标。叶片作为捕获风能的关键部件，其运行状况直接影响到发电机组的发电效率及安全。

风电机组叶片常见的异常状态为结构损伤、覆冰、桨距角偏差及裂纹。目前，对于风电机组叶片的状态监测以及损伤判定，多依赖于SCADA运行参数分析和基于定期点巡检的人工目视法诊断。由于SCADA数据往往侧重于对风电机组的温度、部分振动和电气参数进行监测，无法表征叶片产生的机械结构故障，如叶片开裂等，具有极大的限制。对于目视法诊断而言，多依赖于现场运维人员的经验，且维护周期长，无法实时在线辨别叶片损伤。

目前一些叶片故障状态监测装置，主要基于声波、振动、图形等原理监测叶片运行状态，其监测参数单一或不够全面，在经济性与技术性层面没有达到最优，检测误判率均较高。专利公开号为CN115573868A、CN114412730A均提出了风电机组叶片多状态监测方法，其传感器为光纤MEMS传感器或光纤光栅传感器，光纤监测传感器及解析装置成本较高，未提出故障判断方法，且无法直接监测叶片覆冰等情况，监测能力不能覆盖风电机组叶片常见的异常状态，其所提监测系统的综合监测效益不高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对于风电机组叶片的状态监测不全面且成本高的缺陷，从而提供一种风电机组叶片多维状态监测装置及方法，实现风电机组叶片运行状态的全面监测且经济性较好。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种风电机组叶片多维状态监测装置，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。

在一实施例中，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。