[发明专利]一种远程监测风电叶片层间结构损伤方法

摘要

一种远程监测风电叶片层间结构损伤方法，用于风电叶片层间结构损伤位置和程度监测。本发明利用碳纤维智能层（6）的功能特性及复合材料特有的随形性，将其铺设到风电叶片（1）外蒙皮下梁帽（2）上面和外蒙皮下后缘梁（3）上面，在碳纤维智能层（6）与被测结构之间建立一个敏感场，碳纤维智能层（6）将被测结构的力场转换为易于检测的电场，结合ERT层析成像系统（10），由敏感场的电阻率分布可获知被测结构应力、应变的情况，从而可判断被测结构出现损伤的位置及严重程度。本发明能远距离实时对风电叶片（1）使用过程进行监控，不需卸掉叶片，也不需要停机影响风力发电机的正常工作，可实时了解风电叶片（1）结构内部裂纹扩展情况以便及时预警。

主权项

一种远程监测风电叶片层间结构损伤方法，其特征是：远程监测风电叶片层间结构损伤方法具体如下：在风电叶片的结构件梁帽（2）和后缘梁（3）上铺放碳纤维智能层（6），碳纤维智能层（6）分别铺放在风电叶片（1）的外蒙皮下的梁帽（2）上面和外蒙皮下的后缘梁（3）上面；梁帽（2）两侧采用芯材填充，后缘梁（3）下面也采用芯材填充，风电叶片（1）上下两个半面用胶黏剂（7）粘接；碳纤维智能层（6）覆盖区域两端装有电极（12），电极（12）用导电银胶（14）粘贴在碳纤维智能层（6）上，碳纤维智能层（6）上的铜导线（13）一端连接电级（12），另一端连接锂电池（15），对结构表面进行电流、电压激励，建立敏感场，即电势分布；碳纤维智能层（6）中间覆盖区域沿长度方向等间距设置有与铜导线（13）连接的电极（12）；铜导线（13）的另一端分别与装在风电叶片（1）内部的多通道数据采集仪（8）相连；碳纤维智能层（6）的电阻对载荷变化有明显的响应，在风电叶片（1）层间结构发生损伤时，会产生剧烈的应力释放，碳纤维智能层（6）在载荷变化下会产生电阻率变化，当场内电阻率分布发生变化时，电流场的分布会随之变化，导致电势分布的变化，从而场域边界上的电位也要发生变化，测量得到的电压变化情况反映了电阻率的变化，用内置在风电叶片（1）内部的多通道数据采集仪（8）采集碳纤维智能层（6）覆盖区域的网络电压信号并传输给远端的无线电压采集模块（9）进行电压数据采集，同时将采集的数据输入计算机（11），再辅以ERT层析成像系统（10）建立碳纤维智能层（6）结构中的电阻率分布，并转化为风电叶片（1）结构中的应变分布，利用碳纤维智能层（6）的力阻效应，即电阻与应变存在线性对应关系，最终获得风电叶片结构层间结构出现损伤的位置和程度。