專利名稱：風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及在線監(jiān)測裝置，尤其是風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
人們的生產(chǎn)、生活離不開能源，但石油、煤炭等化石能源日益枯竭，地球中石油的儲(chǔ)量約可開采50年，煤炭儲(chǔ)量約可開采200年。隨著全世界對(duì)環(huán)境保護(hù)、能源短缺問題的日益關(guān)注，各國均在努力發(fā)展清潔能源、綠色能源，更多地利用自然資源，更好地促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，減少有害氣體排放。風(fēng)能是太陽輻射對(duì)地球表面加熱不均勻而形成的，是一種綠色能源，風(fēng)力發(fā)電能夠有效地利用風(fēng)能，在獲取能量的同時(shí)不破壞自然環(huán)境。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中關(guān)鍵的部位，它的功能是捕獲風(fēng)能。風(fēng)機(jī)葉片多采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CRP)，其基體材料為聚醋樹脂或環(huán)氧樹脂。葉片造價(jià)約占整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備的1/4到1/5。葉片的結(jié)構(gòu)和受力相當(dāng)復(fù)雜，且葉片在高空工作，環(huán)境十分惡劣，春夏秋冬、酷寒嚴(yán)暑、雷電、雨雪等等，葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最容易出現(xiàn)事故的位置。隨著機(jī)組大型化，葉片長度在不斷增加，葉片出現(xiàn)事故的可能性也不斷增加。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中葉片要承受較大的風(fēng)載荷，當(dāng)受到載荷超過其疲勞極限時(shí)，部件就會(huì)產(chǎn)生斷裂。葉片的隱患隨時(shí)都有可能對(duì)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生危害，每天都有可能演變成事故。近年來，國內(nèi)風(fēng)電重大事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由葉片引發(fā)的事故占風(fēng)電廠事故的三分之一，一旦發(fā)生事故:輕則葉片斷裂，重則機(jī)組倒塌、損失上千萬元。據(jù)了解，建設(shè)一臺(tái)2MW的風(fēng)機(jī)，造價(jià)約需2000萬元。發(fā)生葉片斷裂，是電力行業(yè)的重大事故，將給風(fēng)電廠帶來巨大的損失。要保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)十分有效的辦法就是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的健康，及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片異常，出現(xiàn)故障可以預(yù)警。因此，急需一種能在線監(jiān)測葉片是否處于正常狀態(tài)的裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種安全可靠、實(shí)時(shí)、定量地對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行監(jiān)測的風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，包括設(shè)在葉片上的傳感器、電源和PCB板，以及信號(hào)處理機(jī)；PCB板上設(shè)有對(duì)傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)和無線發(fā)射模塊，所述傳感器與單片機(jī)的輸入端電連接，單片機(jī)的輸出端與無線發(fā)射模塊電連接；所述信號(hào)處理機(jī)內(nèi)設(shè)有無線接收模塊。進(jìn)一步的，所述傳感器為振動(dòng)加速度傳感器。進(jìn)一步的，所述傳感器內(nèi)設(shè)有信號(hào)采集模塊和信號(hào)放大模塊，信號(hào)采集模塊與信號(hào)放大模塊電連接。本實(shí)用新型 采用以上技術(shù)方案，通過傳感器采集葉片振動(dòng)信號(hào)，并通過單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)無線發(fā)生模塊傳送至信號(hào)處理機(jī)，信號(hào)處理機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，計(jì)算振動(dòng)頻率和振動(dòng)極值，并繪制振型圖輸出。葉片出現(xiàn)斷裂時(shí)，振型圖會(huì)出現(xiàn)異常，通過對(duì)比其常態(tài)的頻率和振型圖，就能發(fā)現(xiàn)斷裂。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性強(qiáng)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:


圖1為本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:如
圖1所示，本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，包括設(shè)在葉片上的傳感器
1、電源2和PCB板3，以及信號(hào)處理機(jī)6，信號(hào)處理機(jī)6設(shè)置在地面上；PCB板3上設(shè)有對(duì)傳感器I采集的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)4和無線發(fā)射模塊5，所述傳感器I與單片機(jī)4的輸入端電連接，單片機(jī)4的輸出端與無線發(fā)射模塊5電連接；所述信號(hào)處理機(jī)6內(nèi)設(shè)有無線接收模塊61，信號(hào)處理機(jī)6通過無線網(wǎng)絡(luò)與單片機(jī)4連接，該無線網(wǎng)絡(luò)為2.4G無線以太網(wǎng)。所述傳感器I為振動(dòng)加速度傳感器。所述傳感器I內(nèi)設(shè)有信號(hào)采集模塊11和信號(hào)放大模塊12，信號(hào)采集模塊11與信號(hào)放大模塊12電連接。本實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)上的葉片可以為多個(gè)，信號(hào)處理機(jī)6為一個(gè)，信號(hào)處理機(jī)6可以同時(shí)接收多個(gè)葉片上的信號(hào)，并進(jìn)行解析。本實(shí)用新型工作步驟:1、葉片振動(dòng)信號(hào)采集:傳感器I的信號(hào)采集模塊11按照相等的周期進(jìn)行信號(hào)采集，每個(gè)周期包括連續(xù)采集振動(dòng)信號(hào)IOs和采集間隔10ms，每個(gè)周期采集1000個(gè)葉片振動(dòng)信號(hào)模擬量，振動(dòng)信號(hào)模擬量通過信號(hào)放大模塊12放大后傳送至單片機(jī)4中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。2、葉片振動(dòng)信號(hào)傳送:振動(dòng)信號(hào)模擬量經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)無線發(fā)送模塊5發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)6的無線接收模塊61。3、葉片振動(dòng)信號(hào)的分析處理:信號(hào)處理機(jī)6將每個(gè)傳感器I的信號(hào)單獨(dú)分離出來，并分別存入數(shù)據(jù)庫。信號(hào)處理程序主要完成頻譜分析、利頻譜分析，對(duì)每路信號(hào)計(jì)算振動(dòng)頻率，以及在采集周期內(nèi)的數(shù)值變化，并計(jì)算振動(dòng)最大值、繪制振型圖輸出。本實(shí)用新型工作原理:葉片的斷裂是一個(gè)較為長期的過程，從最初的微小裂紋逐漸變大不是一蹴而就的，通過對(duì)葉片振動(dòng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測過程，一旦葉片出現(xiàn)裂紋，振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)大小就會(huì)出現(xiàn)異常，通過對(duì)比其常態(tài)的頻率和振型圖，就能發(fā)現(xiàn)異常值，從而判定葉片是否處于正 常狀態(tài)。
權(quán)利要求1.風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，其特征在于:其包括設(shè)在葉片上的傳感器、電源和PCB板，以及信號(hào)處理機(jī)；PCB板上設(shè)有對(duì)傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)和無線發(fā)射模塊，所述傳感器與單片機(jī)的輸入端電連接，單片機(jī)的輸出端與無線發(fā)射模塊電連接；所述信號(hào)處理機(jī)內(nèi)設(shè)有無線接收模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述傳感器為振動(dòng)加速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述傳感器內(nèi)設(shè)有信號(hào)采集模 塊和信號(hào)放大模塊，信號(hào)采集模塊與信號(hào)放大模塊電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了風(fēng)機(jī)葉片斷裂在線監(jiān)測裝置，包括設(shè)在葉片上的傳感器、電源和PCB板，以及信號(hào)處理機(jī)；PCB板上設(shè)有對(duì)傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)和無線發(fā)射模塊，所述傳感器與單片機(jī)的輸入端電連接，單片機(jī)的輸出端與無線發(fā)射模塊電連接；所述信號(hào)處理機(jī)內(nèi)設(shè)有無線接收模塊。采用以上結(jié)構(gòu)，通過傳感器采集葉片振動(dòng)信號(hào)，并通過單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送至信號(hào)處理機(jī)，信號(hào)處理機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，計(jì)算振動(dòng)頻率和振動(dòng)極值，并繪制振型圖輸出。葉片出現(xiàn)斷裂時(shí)，振型圖會(huì)出現(xiàn)異常，通過對(duì)比其常態(tài)的頻率和振型圖，就能發(fā)現(xiàn)斷裂。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性強(qiáng)。
文檔編號(hào)F04D27/00GK203146383SQ20132010033
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者李哲舟 申請人:李哲舟