风力发电机叶片智能化监测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102588213102588213B(45)授权公告日2014.09.17(21)申请号201110009837.9US2004/0108732A1,2004.06.10,CN101660499A,2010.03.03,(22)申请日2011.01.17CN201982248U,2011.09.21,(73)专利权人孙首泉CN101196163A,2008.06.11,地址150431黑龙江省哈尔滨市宾西经济开US2010/0232740A1,2010.09.16,发区海宾路2号审查员张倩(72)发明人孙首泉(74)专利代理机构北京元本知识产权代理事务所11308代理人秦力军(51)Int.Cl.F03D7/04(2006.01)F03D1/06(2006.01)G01N21/88(2006.01)(56)对比文件WO2009/095025A1,2009.08.06,WO2009/095025A1,2009.08.06,CN101818724A,2010.09.01,权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称风力发电机叶片智能化监测装置(57)摘要本发明公开了一种风力发电机叶片智能化监测装置，包括：安装在轮毂上的叶片本体；经由齿轮箱及主轴连接所述轮毂或者直接连接所述轮毂的发电机；设置在叶片本体上的多个光纤光栅传感器；通过光纤和光纤耦合器连接所述多个光纤光栅传感器的光纤光栅信号分析仪；其中，设置在叶片本体上的每支光纤光栅传感器具有不同于其他光纤光栅传感器的波长，光纤光栅信号分析仪通过测量不同波长的光信号对应的温度、震动和应变量的幅值和频率关系，可获得叶片本体震动、动平衡、疲劳、变形、载荷、损坏信息，以便对事故的及时处理。CN102588213BCN102583BCN102588213B权利要求书1/2页1.一种风力发电机叶片智能化监测装置，包括：多个叶片本体（1），安装在轮毂（7）上；发电机（17），经由齿轮箱（10）及主轴（9）连接所述轮毂（7）或者直接连接所述轮毂（7）；设置在所述每个叶片本体（1）上的多个光纤光栅传感器（2）；将各个叶片本体上的多个光纤光栅传感器（2）连接在一起的光纤耦合器（5）；光纤光栅信号分析仪（23），通过光纤（3）和光纤耦合器（5）连接每个叶片本体上的所述多个光纤光栅传感器（2）；其中，光纤光栅分析仪（23）的光信号处理单元发出的光信号经过光纤到达光纤光栅传感器（2），光纤光栅传感器（2）反射回的携带了测点的温度、震动和应变量信息的光信号沿原路返回到达光纤光栅分析仪（23）的光信号处理单元；其中，所述光纤（3）分为两段，一段穿过主轴（9），齿轮箱主轴（11）和电滑环（13）的内孔与光滑环（15）的转子端相连，另一段经由光滑环（15）的定子端与光纤光栅信号分析仪（23）相连。2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片智能化监测装置，其特征在于所述的光纤光栅传感器（2）通过粘接胶（29）固定在叶片本体（1）的内壁或预埋在叶片本体（1）内。3.根据权利要求2所述的风力发电机叶片智能化监测装置，其特征在于，光纤光栅传感器（2）设置在叶片本体（1）上的位置包括：叶片翼型剖面下表面（1Ａ）、叶片前缘（1Ｂ）、叶片翼型剖面上表面（1Ｃ）和叶片后缘（1Ｄ）之一或其组合。4.根据权利要求1或3所述的风力发电机叶片智能化监测装置，其特征在于，所述叶片本体（1）通过变桨法兰总成（6）安装在轮毂（7）上，主轴（9）的一端与轮毂（7）相连，另一端与齿轮箱主轴（11）相连，电滑环（13）的一端与齿轮箱主轴（11）相连另一端与光滑环（15）相连，发电机（17）与齿轮箱（10）相连并分别固定在机座（19）上，机座（19）通过偏航法兰（20）固定在塔筒（21）上。5.根据权利要求1所述的风力发电机叶片智能化监测装置，其特征在于，所述的光纤光栅信号分析仪（23）包括光信号处理单元、光电转换单元、模拟/数字转换单元、数字处理单元和通信接口，并完成对每个光纤光栅传感器（2）波长的检测或通过光延迟将信号在时间上错开，通过先后顺序及不同的时隙来区分每个光纤光栅传感器（2）的反射信号，并根据光纤光栅传感器（2）对应的温度、震动和应变量的幅值和频率关系，获得叶片本体（1）的震动、动平衡、疲劳、变形、载荷、损坏信息；其中，所述的光纤光栅分析仪（23）的采样频率为0.01Hz——500Hz。6.根据权利要求1或3所述的风力发电机叶片智能化监测装置，其特征在于，所述的叶片本体（1）通过变桨法兰总成（6）与轮毂（7）相连，轮毂（7）与发电机轴（28）相连，发电机轴（28）安装在发电机（17）上，发电机（17）固定在机座（19