具有應變傳感器的風力發電機智能葉片的製作方法

2023-05-17 16:37:51 6

專利名稱：具有應變傳感器的風力發電機智能葉片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電機葉片，尤其是一種具有應變傳感器的風力發電機智能葉片。
背景技術：
風力發電機是一種利用風力機葉片捕獲風能，並將其轉換為機械能，進而驅動發 電機發電的能源機械。風力發電機一般安裝在風能資源豐富的地區，工作在惡劣的環境中， 比如高低溫、颱風、雷擊、風沙和各種腐蝕等影響。風力發電機的葉片直徑大，葉片各部分受 力不均勻，加速、減速頻繁，容易造成葉片的損壞。由於國內風力發電行業起步較晚，風力發電機組的製造技術還不成熟，風力發電 機組在運行階段，通常需要專業的技術服務人員對風力發電機組進行定期檢修、維護或故 障處理以保證風力發電機組的可靠運行。技術服務人員需要在風力發電機組處於停機狀態 下，攀登到高度在40 80米的風力發電機艙使用手持式現場測試儀器採集布置監測點的 數據，並依此來進行檢修。由於風電場風力發電機組數量和單颱風力發電機組監測點較多， 導致技術服務人員重複性勞動而且因檢修造成停機也給風電場帶來了發電量的損失。同 時，風力發電機組的數據採集完成後，還需要在實驗室對採集數據進行分析，不便於了解風 力發電機組的實時運行狀態。同時，在葉片運行過程中，為了增加葉片的捕風能力，還需要 及時根據風向的變化對葉片進行變槳和偏航作用。目前，用於測定風向的風向儀的靈敏度 不夠，從而導致葉片不能及時根據需要偏航和變槳，造成了發電量有所下降帶來了相應的 經濟損失。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種具有應變傳感器的風力發 電機智能葉片，其能夠檢測葉片的運行狀態，便於對葉片運行進行控制。按照本發明提供的技術方案，所述具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，包括 葉片本體；所述葉片本體內對應於葉尖、葉中及葉根部均設有應變傳感器，所述應變傳感器 檢測葉片本體產生的應變量，並將所述應變量傳輸到智能葉片控制器。所述智能葉片控制器與變槳機構電性相連。所述控制器的輸入端與採集器相連， 控制器通過採集器採集應變傳感器檢測的葉片本體的應變量。所述採集器接收應變傳感器 檢測葉片本體對應部位的應變量，並通過通信模塊將所述應變量傳輸到主控制器，所述主 控制器與智能葉片控制器相互連接。所述主控制器與變槳機構電連接。所述葉片本體通過 變槳軸承安裝在輪轂上；所述輪轂通過主軸安裝在風力發電機組上，所述風力發電機組位 於塔架上。所述採集器的採樣頻率為0.01 5Hz。所述應變傳感器為外貼應變片、內部預 埋應變片或預埋光纖應變傳感器。本發明的優點在葉片本體內的葉尖、葉中及葉根部設置應變傳感器，通過應變傳 感器能夠檢測葉片本體對應部位的應變量；所述應變量傳輸到智能葉片控制器與主控制器，智能葉片控制器與主控制器通過控制變槳機構進行變槳，使風力發電機能夠最大程度 的捕捉風能；且葉片本體在變槳機構作用下，能夠減小運行負載，葉片本體運行安全可靠， 實現對葉片本體的有效保護。


圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示本發明包括葉片本體1、應變傳感器2、採集器3、變槳機構4、智能葉 片控制器5、通信模塊6、主控制器7、風力發電機組8、塔架9、輪轂11及變槳軸承12。如圖1所示在葉片本體1內的對應於葉尖、葉中及葉根部均設置應變傳感器2， 所述應變傳感器2能夠檢測葉片本體1在風10的作用下對應部位的應變量；所述應變傳感 器2為外貼應變片、內部預埋應變片或預埋光纖應變傳感器。所述採集器3採集應變傳感 器2檢測的應變量，採集器3將所述應變量直接傳輸到智能葉片控制器5或通過通信模塊 6傳輸到主控制器7，所述智能葉片控制器5與主控制器7相互連接，通過主控制器7與智能葉片控制器5的相互配合，能夠實現對葉片本體1的集中控制與分散控制。所述採集器 3的採樣頻率為0. 01 5Hz。所述智能葉片控制器5與主控制器7的輸出端均與變槳機構 4的輸入端相連，控制變槳機構4執行變槳動作，實現葉片本體1對風10的最大捕捉。所述葉片本體1通過變槳軸承12安裝在輪轂11上，輪轂11通過主軸安裝在風力 發電機組8上；所述風力發電機組8位於塔架9上。如圖1所示使用時，所述應變傳感器2檢測葉片本體1在風10的作用下，葉片本 體1對應部位產生的應變量。所述採集器3將所述應變量傳輸到智能葉片控制器5或主控 制器7。通過智能葉片控制器5與主控制器7的相互配合，能夠實現對葉片本體1的集中控 制與分散控制，控制方便。所述主控制器7與智能葉片控制器5根據對應的應變量，進一步 分析葉片本體1的模態，得到葉片本體1現在的工作狀態；當所述主控制器7或智能葉片控 制器5得到葉片本體1的工作狀態，不能最大程度捕捉風能時，主控制器7或智能葉片控制 器5會修改控制器內對應的控制參數，並根據當前風10的大小和方向，確定控制風力發電 機的控制算法，修改變槳機構4的變槳參數，驅動變槳機構4進行變槳，使葉片本體1能夠 最大程度捕捉風能，且能夠減少葉片本體1負荷，確保葉片本體1安全運行。本發明通過應變傳感器2檢測葉片本體1在當前狀態下產生的應變量，智能葉片 控制器5或主控制器7根據所述應變量的大小和風10的大小和方向，對葉片本體1的運行 模態進行分析，進而修改變槳機構4的參數，調整葉片本體1的運行。本發明能夠減少葉片 本體1的負荷，確保葉片本體1的可靠，發電量多，自我保護能力強，結構簡單，安全可靠。
權利要求
一種具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，包括葉片本體(1)，其特徵是所述葉片本體(1)內對應於葉尖、葉中及葉根部均設有應變傳感器(2)，所述應變傳感器(2)檢測葉片本體(1)產生的應變量，並將所述應變量傳輸到智能葉片控制器(5)。
2.根據權利要求1所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述智 能葉片控制器(5)與變槳機構⑷電性相連。
3.根據權利要求1所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述控 制器(5)的輸入端與採集器(3)相連，控制器(5)通過採集器(3)採集應變傳感器(2)檢 測的葉片本體(1)的應變量。
4.根據權利要求3所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述採 集器(3)接收應變傳感器(2)檢測葉片本體(1)對應部位的應變量，並通過通信模塊(6) 將所述應變量傳輸到主控制器(7)，所述主控制器(7)與智能葉片控制器(5)相互連接。
5.根據權利要求4所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述主 控制器(7)與變槳機構⑷電連接。
6.根據權利要求1所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述葉 片本體(1)通過變槳軸承(12)安裝在輪轂(11)上；所述輪轂(11)通過主軸安裝在風力發 電機組⑶上，所述風力發電機組⑶位於塔架(9)上。
7.根據權利要求3所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述採 集器⑶的採樣頻率為0. 01 5Hz。
8.根據權利要求1所述的具有應變傳感器的風力發電機智能葉片，其特徵是所述應 變傳感器(2)為外貼應變片、內部預埋應變片或預埋光纖應變傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種風力發電機葉片，尤其是一種具有應變傳感器的風力發電機智能葉片。按照本發明提供的技術方案，所述具有應變傳感器的智能發電機葉片，包括葉片本體；所述葉片本體內對應於葉尖、葉中及葉根部均設有應變傳感器。本發明在葉片本體內的葉尖、葉中及葉根部設置應變傳感器，能夠檢測葉片本體對應部位的應變量，通過智能葉片控制器與主控制器控制變槳機構進行變槳，使風力發電機能夠最大程度的捕捉風能；且葉片本體在變槳機構作用下，能夠減小運行負載，葉片本體運行安全可靠，實現對葉片本體的有效保護。
文檔編號G01B21/32GK101839216SQ20101017517
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者楊雷, 趙新華, 郭大宏 申請人:無錫風電設計研究院有限公司