一种风电机组叶片健康状态监测系统的制作方法

本实用新型涉及风电技术领域，具体而言，涉及一种风电机组叶片健康状态监测系统。

背景技术：

风力发电是国家提倡大力发展的一种可再生绿色能源，其可有效地节约水、煤资源，减轻大气污染，并对保护生态环境有着深远的意义。叶片是风电机组的关键部件之一，其安全可靠性直接关系到整个机组的安全运行。如果叶片在运行过程中发生了轻微损伤而未能及时发现并维护(例如叶片发生雷击损伤等)，缺陷损伤将会不断扩展而最终导致叶片出现严重结构性损伤破坏，甚至发生断裂，由此将会产生高昂的维护成本，同时还将给机组的安全运行带来巨大风险。同时,由于风机长期工作在负载快速变化和恶劣环境条件下，随着时间推移，可能导致疲劳损伤或叶轮偏载等结构健康性能指标下降的情况，轻则使风机偏离原来的设计指标造成捕风效率下降，重则可能使叶片性能不断恶化直至发展为严重故障。有资料显示，造成风机性能下降或故障的原因绝大多数都与叶片性能下降或变桨系统故障有关。很多风机的严重故障并非突然发生的，而是由于其叶片结构性能指标下降，或发生轻微故障后没有采取合理的应对措施，导致故障迅速扩散或恶化。当叶片结构性能下降或发生轻微故障时，目前风电场scada系统因缺乏对叶片的必要监控而无法及时发现并采取恰当的应对措施。

因此对叶片在运行过程中的健康状态进行监测具有十分重要的意义，通过叶片状态监测，尽可能早地发现叶片在运行过程中发生的缺陷损伤并及时维护，以确保叶片及整个机组的安全运行。

技术实现要素：

本实用新型提供一种风电机组叶片健康状态监测系统，实现对叶片健康状态的监测，降低故障率及运行维护成本。

为达到上述目的，本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：一种风电机组叶片健康状态监测系统，所述系统包括多个振动传感器、在线监测站、通信模块、环网交换机和中控室服务器，

每个所述振动传感器均与在线监测站连接，所述振动传感器螺栓连接有一固定底座，所述振动传感器通过固定底座与叶片连接，所述振动传感器用以感测叶片的振动信号并将数据传输至所述在线监测站；

所述在线监测站通过所述通信模块与环网交换机连接，所述环网交换机与中控室服务器连接。

根据一种优选实施方式，所述在线监测站设于风电机组轮毂内，所述振动传感器通过线缆与所述在线监测站连接；

所述叶片上间隔设有线扣，所述线缆穿过所述线扣沿叶片敷设；

所述叶片上开设有过孔，所述过孔内设有浪管，所述线缆从所述浪管中引出。

根据一种优选实施方式，所述系统还包括供电模块，所述在线监测站与供电模块连接，所述供电模块包括设于风电机组轮毂内的变桨控制柜和一端穿过所述变桨控制柜上的格兰头并与所述在线监测站相连的电源线，所述电源线另一端连接至取电点。

根据一种优选实施方式，所述通信模块包括彼此相连的无线cpe和无线ap，可选的，

即无线cpe搜寻无线ap并接入wlan网络；

所述无线cpe与在线监测站有线通信连接，所述无线cpe外部罩设有导流罩。

根据一种优选实施方式，所述无线ap设于风电机组的机舱内靠近所述轮毂处且面向所述轮毂设置，所述无线ap通过固定件固定在所述机舱顶部或侧部；

所述无线cpe通过2.4g无线网络与所述无线ap无线通信连接，所述无线ap与环网交换机连接。

根据一种优选实施方式，所述中控室服务器包括第一网卡和第二网卡，所述第一网卡与环网交换机连接；

所述第二网卡连接至互联网，以实现数据传输。

根据一种优选实施方式，所述系统还包括设于机舱控制柜内的poe供电器，所述环网交换机与poe供电器连接，所述poe供电器与所述无线ap连接；所述无线ap由机舱控制柜提供供电。

根据一种优选实施方式，多个所述振动传感器间隔设置，间隔距离约为15±2米。

根据一种优选实施方式，所述线缆选用弹性材料，保留长度裕度。

根据一种优选实施方式，所述固定底座与叶片粘接。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本实用新型实施例提供的风电机组叶片健康状态监测系统，通过在叶片处设置振动传感器，在轮毂内设置rh1000在线监测站，并通过无线cpe、无线ap和环网交换机进行数据传输，扩大了无线网络的覆盖范围，具有连接速度快、效率高、错误率少的特点，以使得能够在叶片运行过程中及时发现缺陷损伤，以确保叶片及整个机组的安全运行；且振动传感器通过固定底座与叶片粘接，在保证采集的数据质量同时还能够减少对叶片的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的风电机组叶片健康状态监测系统的电路结构图；

图2为本实用新型实施例1提供的风电机组叶片健康状态监测系统的结构示意图；

图标：1-叶片，101-振动传感器，2-轮毂，201-变桨控制柜，202-在线监测站，203-无线cpe，3-机舱，301-无线ap，302-机舱控制柜，303-poe供电器，304-环网交换机，4-中控室服务器，5-scada服务器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种风电机组叶片健康状态监测系统，系统包括多个振动传感器101、在线监测站202、通信模块、环网交换机304和中控室服务器4，

每个振动传感器101均与在线监测站202连接，振动传感器101螺栓连接有一固定底座，可以理解的是，除螺栓连接以外，还可以通过可拆卸连接，方便振动传感器101的拆卸；振动传感器101通过固定底座与叶片1连接，本实施例中通过固定底座将振动传感器101固定在叶片1上，一方面能够保证采集的振动数据质量，另一方面还能够较为简单的将振动传感器101拆卸；振动传感器101用以感测叶片1的振动信号并将数据传输至在线监测站202，并通过在线监测站202对数据进行分析处理，以此实现对叶片1健康状态的实时监控；在线监测站202通过通信模块与环网交换机304连接，环网交换机304与中控室服务器4连接，以实现将数据传送至中控室服务器4的目的，本系统能够在叶片1运行过程中及时发现缺陷损伤，以确保叶片1及整个机组的安全运行。

作为本实用新型的一种技术优化方案，在线监测站202设于风电机组轮毂2内，可选的，本实施中在线监测站202选用容知rh1000在线监测站202，以此实现振动数据的动态采集。rh1000与结构件通过螺栓固定，且结构件通过m10螺栓与轮毂2内的预留孔位固定；振动传感器101通过线缆与在线监测站202连接。

叶片1上间隔设有线扣，线缆穿过线扣沿叶片1敷设，可选的，线缆每隔一米使用线扣绑扎固定，以使得在线缆在处于分散情况下，能较为方便的理线和聚线，仍然能够便捷的进行绑扎。

叶片1上开设有过孔，过孔内设有浪管，线缆从浪管中引出，使得线缆不易拉扯损坏或移位，以起到保护线缆的作用。

作为本实用新型的一种技术优化方案，系统还包括供电模块，在线监测站202与供电模块连接，供电模块包括设于风电机组轮毂2内的变桨控制柜201和一端穿过变桨控制柜201上的格兰头并与在线监测站202相连的电源线，电源线另一端连接至取电点，即rh1000在线监测站202的电源由轮毂2内的变桨控制柜201内引出，具体取电点不做限制，其中，电源为ac230v，功耗20w。

作为本实用新型的一种技术优化方案，通信模块包括彼此相连的无线cpe203和无线ap301，无线ap301用于对规定的区域进行无线网络覆盖；无线cpe203是一种接收wifi信号的无线终端接入设备，用于接收无线ap301的无线信号，以此扩展无线网络的覆盖范围，具有连接速度快、效率高、错误率少的特点。在本实施例中，无线ap301和无线cpe203频宽相同，以使得在数据传输过程中，由于无线ap301和无线cpe203直接连接使二者之间没有干扰源，因此通过无线ap301和无线cpe203可以有效的适应风电机组多变的干扰环境，稳定数据传输。无线cpe203与在线监测站202有线通信连接，由于轮毂2铸铁对无线信号有较强干扰，因此，无线cpe203外部罩设有导流罩，以将干扰降到最低。

作为本实用新型的一种技术优化方案，无线ap301为单向极板天线，所以无线ap301设于风电机组的机舱3内靠近轮毂2处且面向轮毂2设置，以实现数据传输的目的，且为了不干扰现场检修维护，无线ap301根据机舱3实际情况设计固定件固定在机舱3顶部或侧部；无线cpe203通过2.4g无线网络与无线ap301无线通信连接，无线ap301与环网交换机304连接，即无线ap301将无线cpe203输入的无线信号通过环网交换机304发送出去。

作为本实用新型的一种技术优化方案，在本实施例中，中控室服务器4和scada服务器5放置在一个区域，两者接入风场环网，实现数据交互；中控室服务器4包括第一网卡和第二网卡，第一网卡与环网交换机304连接；第二网卡连接至互联网，以实现数据传输，以实现远程查看和分析的目的；在本实施例中，中控室服务器4电源要求为ac230vz，功耗500w，可单独使用显示器或与其他服务器共用显示器。

作为本实用新型的一种技术优化方案，系统还包括设于机舱3控制柜内poe供电器303，可选的，环网交换机304同样设于机舱3控制柜内；环网交换机304敷设一根网线与无线ap301的poe供电器303连接，poe供电器303敷设一根网线与无线ap301连接，以实现环网接入，其中除采用网线以外，还可以采用其他通讯连接线；无线ap301由机舱3控制柜提供供电。

作为本实用新型的一种技术优化方案，多个振动传感器101间隔设置，间隔距离约为15±2米，通过合理布置振动传感器101一方面能够充分采集叶片1的健康状态数据，另一方面能够避免重复采集。

作为本实用新型的一种技术优化方案，线缆选用弹性材料，保留长度裕度，以解决风电机组变桨过程中的位置相对变化。

作为本实用新型的一种技术优化方案，固定底座与叶片1粘接，在保证采集的数据质量同时还能够减少对叶片1的损伤。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。