一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，包括金属层和复合材料层，所述金属层包括金属内层和金属外层，所述复合材料层内设置腔体，所述腔体内固定设置振动监测模块和蓄电池，对应所述腔体在所述金属内层上设置开孔和翻盖，所述振动监测模块通过第一通信单元与通信基站连接，所述通信基站通过第二通信单元与控制中心连接。本实用新型叶片采用多层机构，既保证表面的硬度又能保证叶片的强度，还对叶片的运行信息进行监测，在叶片异常振动时进行报警，可以对叶片故障机在线远程监测，及时提醒工作人员现场解决问题，利于发电机的安全运行，大大提高了发电量。
【专利说明】
一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片
技术领域
[0001]本实用新型涉及垂直轴风力发电机技术领域，具体涉及一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片。
【背景技术】
[0002]目前垂直轴风力发电机叶片一般用碳纤维、玻璃纤维等高强纤维增强的树脂基复合材料代替原来的金属材料制备。与金属材料相比，纤维增强树脂基复合材料具有密度低、耐腐蚀性能优异、比强度、比模量高等优点，因此得到了广泛的应用。但复合材料也存在着许多缺点，即由于复合材料的表面硬度较低，不耐划伤，叶片在运转过程中，不断受到风沙、硬物的撞击、摩擦，容易在叶片表面留下很深的凹痕，严重影响叶片的气动性能。在叶片受到撞击等伤害后，旋转过程中会产生一系列的振动，对叶片的轴承造成损坏，目前尚没有对叶片振动进行监测的装置。
[0003]申请号为201210302806.7的发明公开了一种风力发电机组低频振动的监测方法，包括如下步骤:通过加速度传感器采集风力发电机组的机组振动信号，并通过振动分析仪中的滤波器和检波器进行相应的处理得到各种低频振动监测信号，得到的监测信号传递到风力发电机组控制柜的PLC控制器，与PLC控制器中对应各个监测信号设置的报警阀值曲线的阀值进行对比，PLC控制器会根据对比后的触发情况进行故障告警或故障停机等处理。该发明主要是针对发电机仓内的振动监测的，并未对发电机叶片进行监测，不能及时发现叶片是否存在损坏。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的问题是提供一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，叶片采用多层机构，既保证表面的硬度又能保证叶片的强度，还对叶片的运行信息进行监测，在叶片异常振动时进行报警，可以对叶片故障机在线远程监测。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]—种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，包括金属层和复合材料层，所述金属层包括金属内层和金属外层，所述复合材料层内设置腔体，所述腔体内固定设置振动监测模块和蓄电池，对应所述腔体在所述金属内层上设置开孔和翻盖，所述振动监测模块通过第一通信单元与通信基站连接，所述通信基站通过第二通信单元与控制中心连接。
[0007]进一步的，所述第一通信单元包括设置在所述金属内层上的第一无线收发模块和设置在通信基站的第二无线收发模块。
[0008]进一步的，所述金属内层上设置置物槽，所述第一无线收发模块设置在所述置物槽内。
[0009]进一步的，所述置物槽上设置盖板，所述盖板上设置信号孔。
[0010]进一步的，所述振动监测模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。
[0011]进一步的，所述通信基站包括计算机，所述控制中心包括上位机。
[0012]进一步的，所述第二通信单元包括与所述通信基站连接的第一GPRS通信模块和与所述控制中心连接的第二 GPRS通信模块。
[0013]本实用新型提供了一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，复合材料层提供良好的刚度与强度，且能够降低叶片的重量，金属层提高了叶片表面的硬度，可耐划伤以及承受较小硬物的撞击，对叶片起到保护作用。金属内层是设置在叶片向发电机轴承的一侧，即向内的一侧，金属外层是设置在叶片向外的一侧，承受风的压力，金属内层和金属外层都是金属层的一部分，两者连接在一起，这里是为了区分采用两种名称。复合材料层内的振动监测模块固定设置在叶片内，可以通过胶体进行固定，避免滑动影响对叶片的监测质量，监测模块可以对叶片的运动信息进行监测，包括叶片的运动轨迹、速度、加速度、方向等信息，蓄电池为振动监测模块和第一通信模块提供电能，第一通信模块将监测模块采集到的信息发送至通信基站，通信基站是设立在风力发电机周边的信息基站，通过无线的方式将叶片上的信息收集起来并通过第二通信单元发送至控制中心，控制中心对信息进行汇总并显示，实现远程对多个发电机叶片的监测，在叶片异常振动未按照原有轨迹运行的情况下可以判断为叶片出现问题或现场出现问题，能够及时提醒管理人员现场发生故障，利于对风力发电机及时维修。
[0014]本实用新型叶片采用多层机构，既保证表面的硬度又能保证叶片的强度，还对叶片的运行信息进行监测，在叶片异常振动时进行报警，可以对叶片故障机在线远程监测，及时提醒工作人员现场解决问题，利于发电机的安全运行，大大提高了发电量。
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0016]图1是本实用新型基于复合材料的垂直风力发电机叶片的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型叶片监测系统的系统结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合图1和图2对本实用新型技术方案进一步展示，【具体实施方式】如下:
[0019]实施例一
[0020]本实施例提供了一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，包括金属层I和复合材料层2，所述金属层I包括金属内层3和金属外层4，所述复合材料层2内设置腔体5，所述腔体5内固定设置振动监测模块6和蓄电池7，对应所述腔体5在所述金属内层3上设置开孔8和翻盖9，所述振动监测模块6通过第一通信单元16与通信基站17连接，所述通信基站17通过第二通信单元18与控制中心19连接。
[0021]复合材料层提供良好的刚度与强度，且能够降低叶片的重量，金属层提高了叶片表面的硬度，可耐划伤以及承受较小硬物的撞击，对叶片起到保护作用。金属内层是设置在叶片向发电机轴承的一侧，即向内的一侧，金属外层是设置在叶片向外的一侧，承受风的压力，金属内层和金属外层都是金属层的一部分，两者连接在一起，这里是为了区分采用两种名称。复合材料层内的振动监测模块固定设置在叶片内，可以通过胶体进行固定，避免滑动影响对叶片的监测质量，监测模块可以对叶片的运动信息进行监测，包括叶片的运动轨迹、速度、加速度、方向等信息，蓄电池为振动监测模块和第一通信模块提供电能。金属内层的开孔利于对振动监测模块和蓄电池存取，翻盖可以通过固定的机构固定在金属内层上，防止叶片旋转过程中翻盖掀开。第一通信模块将监测模块采集到的信息发送至通信基站，通信基站是设立在风力发电机周边的信息基站，通过无线的方式将叶片上的信息收集起来并通过第二通信单元发送至控制中心，控制中心对信息进行汇总并显示，实现远程对多个发电机叶片的监测，在叶片异常振动未按照原有轨迹运行的情况下可以判断为叶片出现问题或现场出现问题，能够及时提醒管理人员现场发生故障，利于对风力发电机及时维修。
[0022]所述第一通信单元16包括设置在所述金属内层3上的第一无线收发模块11和设置在通信基站17的第二无线收发模块20。无线收发模块在拥挤的ISM频段中达到稳定可靠的短距离数据传输，可以将叶片上的监测信息发送至通信基站，实现无线的数据传输，不需要架设通信线路，现场无需铺线。
[0023]所述金属内层3上设置置物槽10，所述第一无线收发模块11设置在所述置物槽10内，第一无线收发模块设置在金属内层，可以避免金属内层对于信号的遮挡，通过置物槽来对第一无线收发模块提供放置的空间，置物槽的结构和大小与第一无线收发模块相对应。
[0024]所述置物槽10设置盖板12，所述盖板12上设置信号孔13，通过盖板对第一无线收发模块进行保护，信号孔可以加强无线信号的传输，避免盖板对无线信号阻挡，造成信息传输不通畅。
[0025]所述振动监测模块6包括三轴陀螺仪14和三轴加速度计15。三轴陀螺仪同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速，与三轴加速度计一起可以对物体在三维空间的运动轨迹进行捕捉采集，实现对叶片的运动信息进行采集。
[0026]实施例二
[0027]本实施例提供了一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，包括金属层I和复合材料层2，所述金属层I包括金属内层3和金属外层4，所述复合材料层2内设置腔体5，所述腔体5内固定设置振动监测模块6和蓄电池7，对应所述腔体5在所述金属内层3上设置开孔8和翻盖9，所述振动监测模块6通过第一通信单元16与通信基站17连接，所述通信基站17通过第二通信单元18与控制中心19连接。
[0028]所述通信基站17包括计算机21，所述控制中心19包括上位机24。计算机通过第二无线收发模块对叶片的监测信息进行接收，并通过第二通信单元将数据发送至控制中心，控制中心包括上位机，上位机可以设置报警器、数据库等，实现对监测数据存储以及对异常信息报警。
[0029]所述第二通信单元18包括与所述通信基站17连接的第一GPRS通信模块22和与所述控制中心19连接的第二 GPRS通信模块23，风力发电机一般设置的位置较为便宜，采用有线的方式传输数据，线路铺设较长，成本较大，通过GPRS通信模块实现无限远距离传输，降低设备的成本，保证信息传输的距离和质量，使用较为方便。
[0030]本实用新型叶片采用多层机构，既保证表面的硬度又能保证叶片的强度，还对叶片的运行信息进行监测，在叶片异常振动时进行报警，可以对叶片故障机在线远程监测，及时提醒工作人员现场解决问题，利于发电机的安全运行，大大提高了发电量。
[0031]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:包括金属层和复合材料层，所述金属层包括金属内层和金属外层，所述复合材料层内设置腔体，所述腔体内固定设置振动监测模块和蓄电池，对应所述腔体在所述金属内层上设置开孔和翻盖，所述振动监测模块通过第一通信单元与通信基站连接，所述通信基站通过第二通信单元与控制中心连接。2.如权利要求1所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述第一通信单元包括设置在所述金属内层上的第一无线收发模块和设置在通信基站的第二无线收发模块。3.如权利要求2所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述金属内层上设置置物槽，所述第一无线收发模块设置在所述置物槽内。4.如权利要求3所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述置物槽上设置盖板，所述盖板上设置信号孔。5.如权利要求1所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述振动监测模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。6.如权利要求1所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述通信基站包括计算机，所述控制中心包括上位机。7.如权利要求6所述的基于复合材料的垂直风力发电机叶片，其特征在于:所述第二通信单元包括与所述通信基站连接的第一 GPRS通信模块和与所述控制中心连接的第二 GPRS通信模块。
【文档编号】F03D17/00GK205445891SQ201620255715
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】侯淑棋
【申请人】侯淑棋