风机叶片检测系统的制作方法

本实用新型涉及风电场监控技术领域，特别是一种风机叶片检测系统。

背景技术：

叶片是风力发电机组关键部件之一，在工作过程中受到强风负荷、沙粒冲刷、大气氧化与潮湿空气腐蚀等因素的影响，不可避免会出现气孔、裂缝、磨损、腐蚀等问题，如无法及时检测出上述情况并进行修复，便会导致叶片断裂，严重威胁着机组安全运行。

叶片在风电塔架顶端运行，现有的检测主要包括维护人员地面远距离观察，包括采用望远镜等观察设备，但叶片常见损伤例如出现在早期的、横纹、纵向开裂、脱粘等还是不易于被察觉。另外还包括维护人员通过攀爬、吊架等近距离观察，但上述检测存在一定安全隐患，同时耗时较长，难以对大密度的风机一一检测。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种风机叶片检测系统，实现对于叶片故障的自动检测，而省去了人工检测的繁琐。该检测系统包括：

热成像检测装置，设置于叶片内部，用于对风机叶片进行破损检测；

第一数据传输装置，与所述热成像检测装置通信连接，用于将所述检测的结果输出；

叶片故障监测终端，与所述第一数据传输装置通信连接。

由上，对于叶片的故障检测无需维护人员近距离观察，采用热成像检测装置的工作原理，热量在风机叶片上形成热流传播过程，风机叶片上有缺陷和无缺陷的区域因热传导率不同而造成对应表面的温度差异，其对应的红外辐射强度也不同，热成像检测装置可检测出工件中是否有裂纹，剥离、夹层等缺陷。由此更为便捷、高效，且节省人力成本。

其中，所述热成像检测装置包括与所述叶片内壁贴合安装的碳纤维制品加热装置；和

朝向所述叶片内壁设置的热像仪检测装置。

由上，通电后碳纤维制品加热装置中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线辐射热量，相较于常规技术，热量转换率更高。

其中，所述加热装置通过陶瓷底座安装于所述叶片内部。

由上，通过陶瓷底座充当导热介质，可以避免加热装置过热而出现故障，从而延长其使用寿命。

其中，所述陶瓷底座设置为与叶片贴合位置相匹配的结构。

由上，使得陶瓷底座与叶片的贴合度更高，从而更有利于辐射热量的传播。

其中，所述叶片故障监测终端为上位机。

由上，通过上位机可以快速的计算出故障类型及故障级别。

其中，所述叶片故障监测终端还包括移动终端；

所述移动终端与第二数据传输装置通信连接；

所述第二数据传输装置与所述第一数据传输装置或所述上位机通信连接。

由上，相较于上位机，移动终端便于工作人员更为灵活的获取到叶片的故障数据。

其中，所述第二数据传输装置包括但不限于以下之一：Wi-Fi通信模块和4G通信模块。

由上，更多的通信模块可兼容不同的移动终端，便于其接收数据。

附图说明

图1为风机叶片检测系统第一实施例原理示意图；

图2为热成像检测装置的安装位置示意图；

图3为风机叶片检测系统第二实施例原理示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图3对本实用新型所述的风机叶片检测系统进行详细说明。

图1所示为风机叶片检测系统的原理示意图，包括依次通信连接的热成像检测装置100、第一数据传输装置200和上位机300，所述热成像检测装置100用于对风机叶片进行破损检测，并将检测数据传送至第一数据传输装置200，由其将检测数据发送给上位机300，最终由上位机300进行故障鉴定。

图2所示为热成像检测装置100的安装示意图，所述热成像检测装置100包括加热装置101和热像仪检测装置102。叶片10的结构可简单分为前缘11、后缘13和梁帽12等不同区域。在叶片10内部梁帽12底部位置，安装加热装置101。

所述加热装置101采用碳纤维制品加热装置，例如用来取暖的碳纤维地暖片、碳纤维发热电缆、碳纤维暖气片等，通电后的碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线辐射热量，相较于常规技术，热量转换率更高。

上述热量在风机叶片上形成热流传播过程，风机叶片上有缺陷和无缺陷的区域因热传导率不同而造成对应表面的温度差异，其对应的红外辐射强度也不同，基于该原理后文所述的热像仪检测装置102便可利用温度场分布检测出工件中是否有裂纹，剥离、夹层等缺陷。

较佳的，所述加热装置101通过陶瓷底座安装于梁帽12的底部位置，通过陶瓷底座充当导热介质，可以避免加热装置101过热而出现故障，从而延长其使用寿命。所述陶瓷底座可采用螺栓等方式进行安装固定，不再赘述。

更进一步的，所述陶瓷底座可设置为与梁帽12的底部相贴合的异形结构，从而可以增加二者的贴合面积，从而提高热流传播效率。

热像仪检测装置102安装于梁帽12顶部位置，朝向所述叶片设置，用于采集叶片上的热流传播过程，从而采用内部算法进行故障识别。同时，由于热像仪检测装置102中的光纤光栅传感器比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易破坏，因而对热像仪检测装置102中的光纤光栅传感器进行封装有利于延长使用寿命。所述热像仪检测装置102中的光纤光栅传感器的封装可采用常用的基片式、管式或基于管式的两端夹持式。

需要说明的是，由于叶片采用的特殊材质，多为玻璃钢等，由此即便是通过对叶片进行内部加热，热像仪检测装置102仍然可以通过热成像技术检测出叶片外部的破损情况。

上述加热装置101和热像仪检测装置102采用风机叶片内部的电源供电，该电源还可提供给叶片内部的化冰装置等进行供电。

热像仪检测装置102所采集的数据传输至与其通信连接的第一数据传输装置200。所述第一数据传输装置200为光纤电缆，以实现无损信号的传输。

本实施例的加热装置101采样碳纤维制品加热装置配合热像仪检测装置102实线对于风机叶片的检测，实际使用中，还可采用超声激励红外热成像、锁相红外热成像、脉冲相位热成像、太赫兹激励热成像等等。

上位机300与所述第一数据传输装置200通信连接，用以获取所述热像仪检测装置102所采集的数据，以小波包分析技术将风机叶片的损伤冲击信号进行提取与识别，并通过数据挖掘技术可自动分析叶片损伤类型与损伤级别。本实施例中所述的小波包分析技术和数据挖掘技术采用现有软件实现，本申请无意对其更改与保护。

第二数据传输装置400，与所述上位机300通信连接，当接收到所述上位机300发送的叶片损伤类型与损伤级别后，将上述数据进行无线调制，以发送至相关工作人员所持有的移动终端500。所述第二数据传输装置400包括但不限于以下硬件模块实线：Wi-Fi通信模块、4G通信模块。

所述上位机300和移动终端500可统称为叶片故障监测终端。

如图3所示，在另一实施例中，所述第二数据传输装置400可直接与所述第一数据传输装置200通信连接，以将所述热像仪检测装置102所采集的数据直接发送至相关工作人员所持有的移动终端500，即在移动终端500中集成有所述上位机300的功能，从而实现对于叶片故障的监控。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。