探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统、方法与流程

本发明涉及结冰检自动，尤其是但不限于风力涡轮机叶片及气象站的结冰传感器自动检测系统、方法。

背景技术：

1、目前，应用于风力涡轮机叶片及气象站的结冰检测装置一般由传感器和加热装置、控制器构成；

2、常规采用柱状传感器检测结冰的装置由于感器安装在机舱顶部结冰情况和叶片情况不同及形状与叶片本体形状差异大，所以检测出的结冰情况，如冰体厚度、温度等数据的误差也较大，传统传感器本体由于形状结构的问题难以加入加热模块，设计加热方式，无法通过长时间的使用根据环境、温度、季节变化等情况模拟出叶片最为接近的结冰情况变化，记录更多样化的数据，获得更准确的温湿度变化，导致叶片的检测除冰系统无法通过获取更为精准的数据来进行后续的加热除冰步骤，影响叶片本体及传感器、控制模块的加热效率和加热时的温度控制。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供结冰传感器自动检测系统、方法，通过翼形传感器模拟叶片此种与叶片形状相似的形状结构可获取更为贴近叶片温度变化的准确温度数据，最大限度与叶片本体除冰过程保持一致。

2、本发明的目的采用以下技术方案实现：

3、一种探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，包括检测模块和控制模块：

4、优选地，所述检测模块包括：呈翼型形状的壳体，所述壳体上设有若干信号电缆接口、加热电缆接口；

5、若干传感器，所述传感器用于至少感知所述壳体温度、环境温度、环境湿度、外界结冰厚度；

6、加热单元，用于对检测模块及控制模块进行加热；

7、所述传感器、加热单元设置于壳体内，且所述传感器、加热单元与信号电缆接口、加热电缆接口相连；

8、所述控制模块包括：

9、启动单元，所述启动单元用于接收到来自检测模块的测量数据；

10、检测单元，所述检测单元用于判断所述检测模块的温度数据、湿度数据、外界结冰厚度数据并判断是否结冰，并将结冰信号发送至加热单元；

11、故障报警单元，所述故障报警单元用于接收来自检测单元的报警信号，在满足预设的报警条件时，进行led灯警报及声响警报；

12、测试单元，所述测试单元用于对检测模块的运行情况进行测试，模拟结冰及报警状况，并生成一个结冰报警区间值，建立学习日志，测试模拟真实的结冰报警状况，系统将报警区间值，并根据设置的参数进行正常的结冰探测循环流程。

13、优选地，所述控制模块与所述传感器之间设有通信电缆且通过所述通信电缆通信连接，所述控制模块与所述加热单元之间还设有加热电缆，并通过所述加热电缆导热相连。

14、优选地，所述检测模块还包括超声波检测单元，用于实时检测冰积聚在所述检测模块表面的厚度，所述超声波检测单元与所述控制模块通讯相连。

15、优选地，所述的结冰传感器自动检测系统还包括防雷装置，所述防雷装置包括自动电控柜，所述控制模块设于所述自动电控柜内。

16、优选地，所述自动电控柜内设有若干浪涌保护装置，所述浪涌保护装置与所述控制模块相连，所述浪涌保护装置外接设有金属管，所述金属管的另一端与所述检测模块连接。

17、优选地，所述防雷装置还包括接闪杆，所述接闪杆靠近所述检测模块设置并外接设有接地线。

18、一项探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统的检测方法，包括以下步骤；

19、s01：启动控制模块，并启动检测模块，控制模块向结冰传感器询问测量数据，检测模块通过发送结冰状况、内部温度和外部温度的测量数据至控制模块中的启动控制模块；

20、s02：控制模块中的启动单元接收传感器传输的温度数据并将其发送给检测单元；

21、s03：检测单元判断温度数据阈值是否正常，若判断结果为正常阈值则不发送报警信号，若判断结果为不正常则将报警信号发送至加热单元；

22、s04：加热单元开始对检测模块加热并通过加热电缆传输至控制模块，实现对检测模块、控制模块的同时加热；

23、s05：当结冰传感器加热至最高加热温度时，加热单元进入冷却阶段，检测单元始终对结冰信号值进行测量，当结冰传感器温度≥环境温度、结冰传感器温度下降至低于0℃时，冷却阶段结束。

24、优选地，若执行所述步骤s01－s05过程中，检测单元未接收到传感器反馈数据或接受到的数据阈值超出或低于检测单元设定阈值区间，则发送报警信息至故障报警单元。

25、优选地，执行所述步骤s01－s05过程中，若控制模块未接收到加热单元反馈的加热数据或加热温度超过设定阈值时，则控制模块发送故障报警信息至故障报警单元。

26、优选地，还包括用于检测所述通信电缆、加热电缆连接是否连接正常的三线继电模块。

27、本发明的有益效果在于：通过翼型形状的检测模块来模拟叶片上形态，因使用翼型形状的模拟，可得到更贴近叶片实际的结冰数据，通过长时间的使用可根据环境、温度、季节变化等情况模拟实际模拟更多样化的数据，以应对更为复杂多变的天气情况。

28、在获取到传感器模拟叶片给出的温湿度变化后，使用控制模块与检测模块相互通信及导热连接，提高检测模块和控制模块的加热效率和后续加热过程中的温控准确性。

技术特征：

1.一种探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，包括检测模块和控制模块，其特征在于：

2.如权利要求1所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，其特征在于：所述控制模块与所述传感器之间设有通信电缆且通过所述通信电缆通信连接，所述控制模块与所述加热单元之间还设有加热电缆，并通过所述加热电缆导热相连。

3.如权利要求2所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，其特征在于：所述检测模块还包括超声波检测单元，用于实时检测冰积聚在所述检测模块表面的厚度，所述超声波检测单元与所述控制模块通讯相连。

4.如权利要求1所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，其特征在于：所述的结冰传感器自动检测系统还包括防雷装置，所述防雷装置包括自动电控柜，所述控制模块设于所述自动电控柜内。

5.如权利要求4所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，其特征在于：所述自动电控柜内设有若干浪涌保护装置，所述浪涌保护装置与所述控制模块相连，所述浪涌保护装置外接设有金属管，所述金属管的另一端与所述检测模块连接。

6.如权利要求5所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统，其特征在于：所述防雷装置还包括接闪杆，所述接闪杆靠近所述检测模块设置并外接设有接地线。

7.一种权利要求1－6任意一项探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤；

8.如权利要求7所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统的检测方法，其特征在于：若执行所述步骤s01－s05过程中，检测单元未接收到传感器反馈数据或接受到的数据阈值超出或低于检测单元设定阈值区间，则发送报警信息至故障报警单元。

9.如权利要求8所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统的检测方法，其特征在于：执行所述步骤s01－s05过程中，若控制模块未接收到加热单元反馈的加热数据或加热温度超过设定阈值时，则控制模块发送故障报警信息至故障报警单元。

10.如权利要求2所述的探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统的检测方法，其特征在于：还包括用于检测所述通信电缆、加热电缆连接是否连接正常的三线继电模块。

技术总结
本发明公开了一种探测风力发电机叶片结冰的自动检测系统、方法，包括检测模块、控制模块，所述检测模块包括壳体：所述壳体呈翼型形状，所述壳体上设有若干信号电缆接口、加热电缆接口；若干传感器：用于感知所述壳体及与壳体相连接物体的温度，加热单元：用于加热以去除积聚在其检测模块及控制模块表面上的冰；所述控制模块包括：启动单元：检测单元：故障报警单元：测试单元：本发明通过翼形传感器模拟叶片此种与叶片形状相似的形状结构可获取更为贴近叶片温度变化的准确温度数据，最大限度与叶片本体除冰过程保持一致，模拟出最为接近叶片的温湿度变化，获取更多样化、更准确的温湿度变化为后续的加热过程提供更准确的数据支撑进行温控。

技术研发人员：李媛,唐烂芳,文军,汪德军,胡辉
受保护的技术使用者：华能赫章风力发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15