[发明专利]一种风力发电机叶片裂纹自动检测报警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别是一种风力发电机叶片裂纹自动检测报警系统及方法。

背景技术

随着世界能源危机的日益严重，以及公众对于改善生态环境要求的呼声日益高涨，风能作为一种清洁的可再生能源日益受到各国政府的重视。风力发电产业正逐步发展成为初具规模的新兴产业。从长远利益看，风力发电是保证可持续发展的战略举措。叶片是风力发电机的关键部件之一，成本占风电机总成本的15～20％，叶片的性能直接影响着风电机的效率、寿命和性能。风力发电机一般在偏远地区或海上运行，风机叶片在运行过程中载荷复杂，工作条件苛刻。所以，长期运行的风机叶片，会出现不同程度的裂纹，最终引起叶片断裂，给整个风电机组的安全运行带来严重的威胁，甚至导致重大事故的产生。因此，对风机叶片裂纹损伤进行实时状态监测是尤为重要的。现在的叶片裂纹检测技术主要集中在叶片制造过程中，如果能够实时监测叶片的状态，在早期发现叶片的损伤，根据实际情况对叶片进行及时维护，就可以保证叶片的安全可靠，降低事故和维修成本。

目前公开的叶片裂纹检测方法主要有复型法、电位法、显微镜直接观察法和声发射技术等。复型法具有较低的成本和很高分辨力，但是劳动强度大，费时，并且很难适用于实验室以外的试验环境；电位法适用于在高温和腐蚀介质中的裂纹扩展；显微镜直接观察法是各种方法中最直接的测试方法，特点是分辨力高，精度高，可用于高温环境介质条件，但是成本高昂；声发射技术几乎不受材料的限制，可对裂纹的萌生和扩展进行动态监测，但实际环境中的机械噪声会对监测系统造成干扰。

综上所述，这些方法在一定程度上实现了对裂纹损伤的检测，但是由于采用上述方法对风力发电机叶片进行检测或者工作量大，或者效率较低，或者成本高，因此不能有效应用于大型风机叶片裂纹的检测上，很难得到普及。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高效的风力发电机叶片裂纹自动检测报警系统及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种风力发电机叶片裂纹自动检测报警系统，包括若干检测装置和控制设备，所述检测装置安装在风电机组的叶片上，该检测装置与控制设备通过ZigBee无线通信方式相连接，将检测的结果传输给控制设备；所述检测装置包括嵌入式处理器核心模块、若干裂纹检测模块、温湿度检测模块、LED报警模块以及ZigBee无线通信接口，所述裂纹检测模块与嵌入式处理器核心模块相连接，将检测的叶片状态信号传输给嵌入式处理器核心模块，温湿度检测模块与嵌入式处理器核心模块相连接，将检测到的温湿度信号传输给嵌入式处理器核心模块，LED报警模块与嵌入式处理器核心模块相连接，在嵌入式处理器核心模块的控制下报警，ZigBee无线通信接口与嵌入式处理器核心模块相连接，为其提供无线通信接口。

一种风力发电机叶片裂纹自动检测方法，包括以下步骤：

步骤1、检测装置中的裂纹检测模块检测风力发电机叶片状态，并将信号传输给嵌入式处理器核心模块，由该模块判断是否有裂纹，如果有则执行步骤2，否则执行步骤3；

步骤2、LED报警模块开始报警；

步骤3、检测装置中的温湿度检测模块检测风场的温湿度，并将温湿度信号传输给嵌入式处理器核心模块；

步骤4、嵌入式处理器核心模块将叶片状态信号和温湿度信号汇总后传输给控制设备；

步骤5、控制设备将若干检测装置的信号汇总后传输给管理部门。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）系统能够实时自动检测叶片状态，在早期发现叶片的损坏并及时进行维护，自动化程度高，可以为风电叶片管理提供决策依据，具有非常广阔的应用前景；2）系统带有温湿度检测功能，能够在检测叶片状态的同时检测温湿度情况；3）系统采用ZigBee无线网络技术，不需要复杂的网络布线，结构简单；4）系统采用GPRS或以太网通信，便于管理部门及时掌握叶片状态；5）只在定时检测的时候唤醒检测装置，功耗低。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的系统组成和工作原理示意图。

图2为本发明的检测装置组成示意图。

图3为本发明的控制设备组成示意图。

图4为本发明的嵌入式处理器核心单元组成示意图。

图5为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式