发明名称 一种风力机叶片现场损伤监测与识别方法
摘要 本发明公开了一种风力机叶片现场损伤监测与识别方法,针对风力机叶片现场运行情况下,对风力机叶片缺陷进行在线监测与识别,其目的在于提供一种现场监测技术,对叶片运行中受内外因素影响而可能发生的裂纹等缺陷进行及时的发现与判别。该方法特点在于,当叶片结构受外部环境因素及自身结构因素而产生裂纹等损伤时,损伤发生的位置及周边局部范围,在损伤发生前后的力学性能将发生一定的变化,导致该位置处及周边局部范围的结构应变水平与风载之间的比例关系也将发生一定的变化。据此通过对叶片结构薄弱位置处的应变与风载关系进行在线监测,实现对叶片损伤情况判别这一目的。
申请公布号 CN105424333A 申请公布日期 2016.03.23
申请号 CN201510750341.5 申请日期 2015.11.06
申请人 中国科学院工程热物理研究所 发明人 石可重;李苏威;廖猜猜;徐建中
分类号 G01M13/00(2006.01)I 主分类号 G01M13/00(2006.01)I
代理机构 代理人
主权项 一种风力机叶片现场损伤监测与识别方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)在叶片设计完成后,首先确定叶片结构易发生损伤位置,依据如下原则确定叶片结构易发生损伤位置:在叶片设计阶段,对叶片在多种极限载荷与疲劳载荷下的力学性能进行分析,并提供叶片各位置处的安全因子,根据叶片在极限载荷与疲劳载荷作用下的力学性能以及叶片各位置处的安全因子,确定叶片在极限载荷与疲劳载荷作用下,结构易发生损伤位置;或,对于新开发设计的叶片,开展全尺寸叶片的静态载荷测试与疲劳载荷测试,依据全尺寸叶片的静态载荷测试与疲劳载荷测试结果,确定叶片的结构易发生损伤位置。2)对于所要监测的叶片,在叶片制作过程中,在步骤(1)中所确定的叶片结构易发生损伤位置,安装粘贴应变片,鉴于风电叶片运行环境恶劣,一般应将应变片安装在叶片内部,并通过信号电缆联接应变片,从叶根引入到叶片外部;3)将叶片挂机后,在叶片根部或轮毂处安装应变测量的数据采集仪,数据采集仪一端通过信号电缆与应变片之间联接,一端通过安装在机组转子上的滑环系统,将采集的数据信号导入到对风力机组进行监控的计算机上,由此,设置在叶片结构易发生损伤位置处的应变片、数据采集仪和监控计算机构成监测叶片的应变采集设备;4)在采用步骤(3)中的应变采集设备进行监控前,应对应变采集设备进行标定,获得各应变片在确定载荷作用下的信号输出值,可利用叶片在单纯自重作用下所获得的采样数据进行标定,也可采用吊车等设备对叶片施加一系列确定载荷的方式进行标定;5)利用风机前测风塔上所安装的测风设备,或利用风机上所安装的测风设备,对来流风速与风向进行测量,获取各时刻的来流风速、风向,依据来流风速与风向数据,获得各时刻垂直于叶片旋转平面的来流风速分量;6)利用上述安装、标定的应变采集设备进行测量,可获得各时刻叶片测量位置的应变数据;7)利用步骤5)、6)中所获得数据,可以得到叶片在各时刻点监测位置的应变值,以及垂直于叶片旋转平面的来流风速分量。鉴于实际监测周期较长,各时刻点的选取间隔可根据实际需求进行设置。一般对新运行的机组,间隔时间可取得比较长,对运行寿命已经很长的机组,可适当缩短时间间隔。8)利用步骤7)中所获得的采样数据,对叶片是否发生损伤破坏进行判断利用各时刻垂直于叶片旋转平面的风速与结构应变的比值,实现对缺陷的评价工作如果在监测过程中,该比值基本不变,或保持在一个合理的变化范围,则该位置未发生破坏,如果该比值发生了变化,且随时间进度,该变化日趋显著,则可初步判定该位置可能发生了破坏。9)对于利用上述过程预测为结构损伤的部位,需对该叶片的具体位置进行人员的实地观察,或结合无损探测技术进一步评估,最终实现对叶片是否发生损伤进行判断。
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