專利名稱：具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，尤其是一種具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種利用風(fēng)力機(jī)葉片捕獲風(fēng)能，并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動發(fā) 電機(jī)發(fā)電的能源機(jī)械。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般安裝在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，工作在惡劣的環(huán)境中， 比如高低溫、臺風(fēng)、雷擊、風(fēng)沙和各種腐蝕等影響。風(fēng)力發(fā)電機(jī)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。由于國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)起步較晚，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造技術(shù)還不成熟，風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組在運(yùn)行階段，通常需要專業(yè)的技術(shù)服務(wù)人員對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行定期檢修、維護(hù)或故 障處理以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。技術(shù)服務(wù)人員需要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài) 下，攀登到高度在40 80米的風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙使用手持式現(xiàn)場測試儀器采集布置監(jiān)測點的 數(shù)據(jù)，并依此來進(jìn)行檢修。由于風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量和單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測點較多， 導(dǎo)致技術(shù)服務(wù)人員重復(fù)性勞動而且因檢修造成停機(jī)也給風(fēng)電場帶來了發(fā)電量的損失。同 時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集完成后，還需要在實驗室對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不便于了解風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的實時運(yùn)行狀態(tài)。同時，在葉片運(yùn)行過程中，為了增加葉片的捕風(fēng)能力，還需要 及時根據(jù)風(fēng)向的變化對葉片進(jìn)行變槳和偏航作用。目前，用于測定風(fēng)向的風(fēng)向儀的靈敏度 不夠，從而導(dǎo)致葉片不能及時根據(jù)需要偏航和變槳，造成了發(fā)電量有所下降帶來了相應(yīng)的 經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)智能葉片，其能夠檢測葉片的運(yùn)行狀態(tài)，便于對葉片運(yùn)行進(jìn)行控制。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，包括 葉片本體；所述葉片本體內(nèi)對應(yīng)于葉尖、葉中及葉根部均設(shè)有應(yīng)變傳感器，所述應(yīng)變傳感器 檢測葉片本體產(chǎn)生的應(yīng)變量，并將所述應(yīng)變量傳輸?shù)街悄苋~片控制器。所述智能葉片控制器與變槳機(jī)構(gòu)電性相連。所述控制器的輸入端與采集器相連， 控制器通過采集器采集應(yīng)變傳感器檢測的葉片本體的應(yīng)變量。所述采集器接收應(yīng)變傳感器 檢測葉片本體對應(yīng)部位的應(yīng)變量，并通過通信模塊將所述應(yīng)變量傳輸?shù)街骺刂破?，所述?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(jī)構(gòu)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位 于塔架上。所述采集器的采樣頻率為0.01 5Hz。所述應(yīng)變傳感器為外貼應(yīng)變片、內(nèi)部預(yù) 埋應(yīng)變片或預(yù)埋光纖應(yīng)變傳感器。本發(fā)明的優(yōu)點在葉片本體內(nèi)的葉尖、葉中及葉根部設(shè)置應(yīng)變傳感器，通過應(yīng)變傳 感器能夠檢測葉片本體對應(yīng)部位的應(yīng)變量；所述應(yīng)變量傳輸?shù)街悄苋~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(jī)構(gòu)進(jìn)行變槳，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠最大程度 的捕捉風(fēng)能；且葉片本體在變槳機(jī)構(gòu)作用下，能夠減小運(yùn)行負(fù)載，葉片本體運(yùn)行安全可靠， 實現(xiàn)對葉片本體的有效保護(hù)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示本發(fā)明包括葉片本體1、應(yīng)變傳感器2、采集器3、變槳機(jī)構(gòu)4、智能葉 片控制器5、通信模塊6、主控制器7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(nèi)的對應(yīng)于葉尖、葉中及葉根部均設(shè)置應(yīng)變傳感器2， 所述應(yīng)變傳感器2能夠檢測葉片本體1在風(fēng)10的作用下對應(yīng)部位的應(yīng)變量；所述應(yīng)變傳感 器2為外貼應(yīng)變片、內(nèi)部預(yù)埋應(yīng)變片或預(yù)埋光纖應(yīng)變傳感器。所述采集器3采集應(yīng)變傳感 器2檢測的應(yīng)變量，采集器3將所述應(yīng)變量直接傳輸?shù)街悄苋~片控制器5或通過通信模塊 6傳輸?shù)街骺刂破?，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?qū)崿F(xiàn)對葉片本體1的集中控制與分散控制。所述采集器 3的采樣頻率為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(jī)構(gòu) 4的輸入端相連，控制變槳機(jī)構(gòu)4執(zhí)行變槳動作，實現(xiàn)葉片本體1對風(fēng)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(fēng)力 發(fā)電機(jī)組8上；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組8位于塔架9上。如圖1所示使用時，所述應(yīng)變傳感器2檢測葉片本體1在風(fēng)10的作用下，葉片本 體1對應(yīng)部位產(chǎn)生的應(yīng)變量。所述采集器3將所述應(yīng)變量傳輸?shù)街悄苋~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?qū)崿F(xiàn)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(jù)對應(yīng)的應(yīng)變量，進(jìn)一步 分析葉片本體1的模態(tài)，得到葉片本體1現(xiàn)在的工作狀態(tài)；當(dāng)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(tài)，不能最大程度捕捉風(fēng)能時，主控制器7或智能葉片控制 器5會修改控制器內(nèi)對應(yīng)的控制參數(shù)，并根據(jù)當(dāng)前風(fēng)10的大小和方向，確定控制風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的控制算法，修改變槳機(jī)構(gòu)4的變槳參數(shù)，驅(qū)動變槳機(jī)構(gòu)4進(jìn)行變槳，使葉片本體1能夠 最大程度捕捉風(fēng)能，且能夠減少葉片本體1負(fù)荷，確保葉片本體1安全運(yùn)行。本發(fā)明通過應(yīng)變傳感器2檢測葉片本體1在當(dāng)前狀態(tài)下產(chǎn)生的應(yīng)變量，智能葉片 控制器5或主控制器7根據(jù)所述應(yīng)變量的大小和風(fēng)10的大小和方向，對葉片本體1的運(yùn)行 模態(tài)進(jìn)行分析，進(jìn)而修改變槳機(jī)構(gòu)4的參數(shù)，調(diào)整葉片本體1的運(yùn)行。本發(fā)明能夠減少葉片 本體1的負(fù)荷，確保葉片本體1的可靠，發(fā)電量多，自我保護(hù)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。
權(quán)利要求
一種具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，包括葉片本體(1)，其特征是所述葉片本體(1)內(nèi)對應(yīng)于葉尖、葉中及葉根部均設(shè)有應(yīng)變傳感器(2)，所述應(yīng)變傳感器(2)檢測葉片本體(1)產(chǎn)生的應(yīng)變量，并將所述應(yīng)變量傳輸?shù)街悄苋~片控制器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述智 能葉片控制器(5)與變槳機(jī)構(gòu)⑷電性相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述控 制器(5)的輸入端與采集器(3)相連，控制器(5)通過采集器(3)采集應(yīng)變傳感器(2)檢 測的葉片本體(1)的應(yīng)變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述采 集器(3)接收應(yīng)變傳感器(2)檢測葉片本體(1)對應(yīng)部位的應(yīng)變量，并通過通信模塊(6) 將所述應(yīng)變量傳輸?shù)街骺刂破?7)，所述主控制器(7)與智能葉片控制器(5)相互連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述主 控制器(7)與變槳機(jī)構(gòu)⑷電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述葉 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(fēng)力發(fā) 電機(jī)組⑶上，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組⑶位于塔架(9)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述采 集器⑶的采樣頻率為0. 01 5Hz。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片，其特征是所述應(yīng) 變傳感器(2)為外貼應(yīng)變片、內(nèi)部預(yù)埋應(yīng)變片或預(yù)埋光纖應(yīng)變傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，尤其是一種具有應(yīng)變傳感器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能葉片。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有應(yīng)變傳感器的智能發(fā)電機(jī)葉片，包括葉片本體；所述葉片本體內(nèi)對應(yīng)于葉尖、葉中及葉根部均設(shè)有應(yīng)變傳感器。本發(fā)明在葉片本體內(nèi)的葉尖、葉中及葉根部設(shè)置應(yīng)變傳感器，能夠檢測葉片本體對應(yīng)部位的應(yīng)變量，通過智能葉片控制器與主控制器控制變槳機(jī)構(gòu)進(jìn)行變槳，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠最大程度的捕捉風(fēng)能；且葉片本體在變槳機(jī)構(gòu)作用下，能夠減小運(yùn)行負(fù)載，葉片本體運(yùn)行安全可靠，實現(xiàn)對葉片本體的有效保護(hù)。
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(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者楊雷, 趙新華, 郭大宏 申請人:無錫風(fēng)電設(shè)計研究院有限公司