风力发电机组叶片载荷监测系统
大风机叶片为什么
要安装MEMS光纤叶片载荷和振动监测系统
加装光纤叶片载荷和叶片振动监测系统的必要性如下：
从结构安全性能角度分析：
叶片是风力发电机捕获风能的核心部件，随着大兆瓦风机的逐步发展，风机叶片超过了100米，叶片承受无规律、变速变载荷的风力作用，存在过载、疲劳隐患，同时在长期运行中会逐渐的产生表面损伤，如涂层剥落、点蚀、裂纹等，另外叶片容易遭受一些猝发的自然灾害，如覆冰、雷击等，造成风力发电机叶片不能正常运行，甚至失效和毁损。
「上海拜安」基于宽频智能MEMS光纤传感技术的叶片状态在线监测系统能够实时监测叶片的健康状态。通过对叶片载荷、振动等物理量的监测，能够及时发现载荷过载、雷击损伤等故障并发出警报，从而避免叶片深度损伤、失效、折断等一系列风险。基于光纤MEMS 传感技术的叶片状态在线监测系统把风机大部件监测带入高可靠性、长寿命的新时代。
MEMS光纤应变测量具有抗电磁干扰、抗雷击、可靠性高、使用寿命长、布线简单等特点，适合风机叶片应变长期监控使用。
风力发电机组的控制与监测系统引言： 风力发电作为一种可再生能源的重要形式，正逐渐成为全球能源结构转型的重要组成部分。风力发电机组的控制与监测系统在保证发电机组安全运行和优化发电性能方面起着至关重要的作用。本文将从控制系统和监测系统两个方面，探讨风力发电机组的控制与监测技术的发展和应用。 一、控制系统的发展与应用 1.1 控制系统的基本原理 风力发电机组的控制系统主要包括风机控制系统和发电机控制系统。风机控制系统通过调节叶片角度和转速，使风机在不同风速下保持最佳运行状态；发电机控制系统则负责调节发电机的输出功率和频率，以适应电网的要求。 1.2 控制系统的发展趋势 随着风力发电技术的不断发展，控制系统也在不断升级。目前，自适应控制、模型预测控制和智能控制等技术被广泛应用于风力发电机组的控制系统中。这些技术能够根据实时的风速和发电机组状态，实现自动调节和优化控制，提高发电效率和可靠性。 1.3 控制系统的应用案例 以某风力发电场为例，其控制系统采用了自适应控制技术。该系统通过实时监测风速、风向和发电机组状态等参数，自动调节叶片角度和转速，以实现最佳的风力利用和发电效率。通过该控制系统的应用，该风力发电场的发电效率提高了10%，并且减少了停机维护次数，降低了运维成本。 二、监测系统的发展与应用
2.1 监测系统的基本原理 风力发电机组的监测系统主要用于实时监测发电机组的运行状态和故障诊断。该系统通过传感器实时采集风速、叶片转速、温度、振动等参数，并通过数据分析和算法判断发电机组的运行状态和故障情况。 2.2 监测系统的发展趋势 随着物联网和大数据技术的发展，风力发电机组的监测系统也在不断升级。目前，无线传感器网络、云计算和机器学习等技术被广泛应用于监测系统中。这些技术能够实现远程监测和数据分析，提高故障诊断的准确性和效率。 2.3 监测系统的应用案例 以某风力发电场为例，其监测系统采用了无线传感器网络和云计算技术。该系统通过无线传感器实时采集发电机组的运行数据，并将数据上传至云端进行存储和分析。通过机器学习算法的应用，该系统能够及时发现发电机组的故障，并提供相应的维修建议，提高了发电机组的可靠性和运行效率。 结论： 风力发电机组的控制与监测系统在保证发电机组安全运行和优化发电性能方面起着至关重要的作用。随着技术的不断发展，控制系统和监测系统也在不断升级，应用了自适应控制、模型预测控制、无线传感器网络、云计算和机器学习等先进技术。这些技术的应用将进一步提高风力发电机组的发电效率和可靠性，推动风力发电行业的发展。
风力发电机组状态监测系统设计与应用江苏龙源风力发电有限公司地区：江苏南通江苏；226000 甘肃龙源风力发电有限公司地区：甘肃玉门甘肃：735200 摘要：随着现代社会的快速发展，科学技术水平已经有了较大程度的提高， 对新能源的利用需求也是日益的增多，这就需要不断加大对这些新能源的综合利 用力度，对于那些可再生的新能源要充分利用其优异的应用特点，更好地适应现 代社会的经济发展应用需求。大型风力发电设备机组运行状态自动监测管理系统 的出现和在实际工业生产过程中的广泛应用，不仅有利于对发电机组日常检修设 备费用的有效节约，还可以为保证机组的正常运行提供一个更加可靠的技术保证。基于结合上述情况，做好对大型风力发电设备机组运行状态自动监测管理系统的 整体结构设计验证工作刻不容缓，本文主要针对其状态监测管理系统的结构设计 和实际应用情况进行较为详细的描述，结合实际情况，进行了进一步的设计验证，有助于我们构建一个健康绿色环保的工业生产流程。 关键词：风力发电机；风力状态变化监测；系统；结构设计以及应用 随着人类经济社会的不断进步发展，人们对自然资源的使用率也在增大，导 致了目前全球性的能源危机日益严重，寻找可持续的能源和利用新型能源至关重要，这也是目前人们所关心的一个问题。可再生的能源相对其它能源还是具有较 多的优点，比如一些可再生资源可以重复使用，清洁性比较高等。现阶段，对于 可以使用风能的风力发电机组已经受到了许多发达国家的关注。虽然目前我国在 对于使用一些风力发电机组的相关技术有了较大的发展，但是由于风力发电机组 主要还是安装在一些偏远地区或者环境恶劣的地方，所以就难免会因此发生很多 的故障，而且位置偏僻造成一些故障维修困难，从而就可能会因此产生很高的故 障维修费用。 一、风力发电机组状态监测系统设计
风力发电机状态监测系统 1. 风力发电机状态监测系统 1.1 应用背景概述 风电场一般地处偏远，道路交通不便、机组又位于几十米高的塔顶，对维护维修造成困难（例如人员设备进入等）。目前风电场的维护多采用计划维修与事后维修方式。此种维修很难全面、及时地了解设备运行状况，往往造成维修工作旷日持久，损失重大。 对风电机组进行实时状态监测和故障诊断，有效地避免了上述缺陷，达到在不停机状态下对运行设备的监控。本特利 (Bentley)提供的全面风力发电机状态监测系统能够有效解决传统风电机组检修的难题，提高设备可用率，降低运行检修成本。 1.2 系统品质 本系统采用的核心产品由品质和工艺享誉世界的本特利 (Bentley)组成。 我们使用的Six Sigma?工具得到公认，我们的团队致力于真正做到与众不同。 我们员工所做的一切均是以客为尊的品质为首要任务，以确保我们每一天都能提供优质产品。 我们也获得了外部品质认证。我们位于内华达州明登市、匈牙利布达佩斯、弗吉尼亚州塞伦及英国布拉克内尔的生产和测试基地，所生产的产品都通过了国际ISO 9001:2000 质量管理标准认证。 1.3 风力发电机状态监测系统解决方案 随着对清洁能源的需求日益增多，风电领域不断发展。如何在控制运营和维护费用的基础上，开发和维持具有竞争力的发电产品也面临着越来越多的新的挑战。 风力发电机状态监测系统解决方案通过主动检测机械运行状况来进行故障预警从而减少由故障带来的机械损失。我们提供了包括传感器、监测模块和软件在内的一体化解决方案，可以让您有效管理风电场资产，提高设备的可用性并减少维护费用。 我们在全球拥有一大批熟悉机械、仪表的状态监测专家，可以对整个项目提供一站式的服务。我们将与客户一起评估客户需求，设计和配置客户解决方案，并帮助客户在整个生产周期进行维护和管理。 1.3.1 系统优势 通过缩短维护间隔和优化检修停机周期，提高可用性。
毕业设计（论文） 题目风电机组在线监测系统 硬件设计 专业 班级 学号 学生 指导教师 2015年
摘要 近年，随着世界对新能源的快速发展，风力发电技术已经成为当前风能利用的主要技术之一。然而，由于风力发电机组常年运行在恶劣的环境中，其内部的轴承、齿轮箱、发电机等经常出现故障，为此我们引进了在线监测技术，以便于监测风电机组的运行状态，及早的发现风电机组的故障，减少经济损失。 针对目前的在线监测技术来说，大量的数据信息需要可靠的快速的采集并加以处理，但是目前许多数据采集系统依然不能够达到这些要求，其中往往存在许许多多的问题，如系统过于庞大，可靠性低等等。 基于ARM处理器的嵌入式数据采集系统具有低功耗、体积小、采集速度快、价格低廉等特点。本文在对风电机组常见故障的分析基础上，着重研究了以主轴承、齿轮箱、发电机的振动信号为采集对象的基于ARM处理器的嵌入式数据采集系统。该系统包含了五个振动传感器和两个温度传感器、信号调理电路和A/D转换电路。在设计完采集系统后对系统做了调试实验，验证了采集系统的快速性和可靠性。 关键词：在线监测；风电机组；齿轮箱；数据采集；ARM Hardware Design Of On-line Monitoring System For Wind Turbine ABSTRACT In recent years,with the rapid development of new energy in the world，Wind power generation
technology has become one of the main technology of wind energy utilization.However, due to the wind turbine year-round operation in harsh environment, the internal bearing, gear box and generator often fails. For this reason, we introduce the online monitoring technology to monitoring the operation of wind turbine and discovery of wind turbine fault in time, reduce the economic loss. In view of the current on line monitoring technology, a large amount of data requires reliable rapid acquisition and processing, but at present many of the data acquisition system is still not able to meet these requirements, of which there are many, many problems, such as the system is too large, low reliability, and so on. The embedded data acquisition system based on ARM processor has the features of low power consumption, small size, fast acquisition speed, low price, etc.. The on the base of the analysis on the common faults of wind turbine, focuses on the main bearings, gearbox and generator of vibration signal for the collection of objects based on the arm processor embedded data acquisition system. The system contains five vibration sensors and two temperature sensor, signal conditioning circuit and A/D converter circuit. After the design of the system, the debugging experiment is done to verify the rapidity and reliability of the system. KEY WORDS：on-line monitoring; wind turbine; I / 65
风力发电机组在线监测系统介绍 风力发电机组是风电场的关键设备,长期以来一直采用计划维修的方式,即一般风力机运行一定时间后进行例行维护。这种维修方式无法全面的、及时的了解设备的运行状况;而事后维修则由于事先的准备不够充分,造成维修工作的耗时太长、损失严重。风力发电机在线监测与诊断系统是集合了信号采集、在线监测以及信号分析于一体的多功能在线监测诊断分析系统,对风力发电机的振动、温度和电气参数等进行在线的监测,将监测结果与事先设定的值进行比较,在线监测和诊断系统能够及时地发现运行异常并报警,可对采集到的数据进行各种分析处理,从而可以准确地确定设备故障。 1 风力发电机组在线监测的重要性 目前大多数风机上运用的通用监测程序为风场监测。这种方法主要监测输出电量,同时也包含部分故障信息的存储。通常控制系统的状态信息、输出电量以及风速情况将被存储,并将这些信息发送给制造商和运营商。但该方式只有在具有详细记录的前提下才有可能观察到故障。在大多数情况下,当控制系统发出警报时故障已经发生。 然而,整个系统能做的只是自动的使风力发电机停机,以防止故障的进一步恶化。风场监测通常与周期测试点相连,这些周期测试点基本能反映整机的特性,例如监测旋转叶片和基座的裂纹、齿轮箱的振动或者机械部分的磨损等情况。但是这些监测不能揭示其产生的时间和原因,所能确认的是风机运行的状况。就算将监测的结果与以前的数据进行对照比较,也很难提供故障产生的原因。由于在线监测与诊断系统能够克服上述的缺点,使得在线监测系统被广泛的推广。 2 风力发电机组在线监测系统构成 在风力发电机组各个部件中,风力机叶片是弹性体,在风载荷的作用下,作用在风力机叶片结构上的空气动力、弹性力、惯性力等具有交变性和随机性力的耦合将会引起与某些振型共振的自激共振,即颤振。该振动是发散的,严重时会导致风力机结构破坏。另外,风力发电机组在运行时会由于多种原因,使机舱在各个方向有较大的振动,振动的频率、幅度超过风机设计要求时会对风机的正常运行产生危害。在线监测系统就是要将风力机的故障监测出来,并发出警报从而可以及时的进行维修。 2. 1 硬件部分 风机在线监测系统包括信号检测、数据采集、数据处理、显示打印和电源等模块。 (1) 信号检测模块 信号检测模块由传感器、信号变送器和信号预处理板三部分组成。传感器采用压电式振动加速度传感器和温度传感器等传感器,分别采集风电的振动量、关键部件或系统的温度量、转速及电气系统运行参数值。
1 叶片主要检验和分析项目 风力发电机组动力性能的测试要根据IEC 61400-23“风力机发电系统-第23部分：风轮叶片全尺寸结构试验”标准的最新版执行。 1.1 叶片静力试验 静力试验用来测定叶片的结构特性，包括硬度数据和应力分布。 叶片可用面载荷或集中载荷（单点/多点载荷）来进行加载。每种方法都有其优缺点，加载方法通常按下面讨论的经验方法来确定。包括分布式面载荷加载方法、单点加载方法、多点加载方法。静力试验加载通常涉及一个递增加载顺序的应用。对于一个给定的加载顺序，静力试验载荷通常按均匀的步幅施加，或以稳定的控制速率平稳地增加。必要时，可明确规定加载速率与最大载荷等级的数值。通常加载速率应足够慢，以避免载荷波动引起的动态影响，从而改变试验的结果。 1.2 叶片疲劳试验 叶片的疲劳试验用来测定叶片的疲劳特性。实际大小的叶片疲劳试验通常是认证程序的基本部分。疲劳试验时间要长达几个月，检验过程中，要定期的监督、检查以及检验设备的校准。在疲劳试验中有很多种叶片加载方法，载荷可以施加在单点上或多点上，弯曲载荷可施加在单轴、两轴或多轴上，载荷可以是等幅恒频的，也可以是变幅变频的。每种加载方法都有其优缺点。加载方法的选用通常取决于所用的试验设备。主要包括等幅加载、分块加载、变幅加载、单轴加载、多轴加载、多载荷点加载、共振法加载。 推荐的试验方法的优缺点如下表： 表1 推荐的试验方法的优缺点 试验方法优点缺点 分布式表面加载（使用沙袋等静重）- 精确的载荷分布 - 剪切载荷分布很精确 - 只能单轴 - 只能静态载荷 - 失效能量释放可导致更严重的失效 - 非常低的固有频率 单点加载- 硬件简单 - 一次只能精确试验一个或两个剖面 - 由试验载荷引起的剪切载荷较高多点加载 - 一次试验可试验叶片 的大部分长度 - 更复杂的硬件和载荷控制
风电叶片气动性能状态实时监测技术风电叶片是风力发电机组的核心部件之一，其气动性能状态对于发电效率和运营安全具有重要影响。为了提高发电效率和延长叶片使用寿命，不断改进和创新气动性能状态实时监测技术是非常必要的。 一、背景介绍 风电叶片作为风力发电机组的转动部件，直接受到风速、风向等因素的影响。因此，叶片的气动性能状态实时监测对于风力发电的稳定发展至关重要。传统的叶片监测方法主要依靠人工巡检和离线检测，无法实时准确地获取叶片的状况。因此，研究开发可实时监测叶片气动性能状态的技术尤为重要。 二、现有技术挑战 1.叶片表面温度监测：叶片表面温度的实时监测对于判断叶片工作状态和防止过热具有重要意义。但传统的温度监测方式存在监测范围有限、响应时间长、准确性不高等问题。 2.叶片表面压力监测：叶片表面压力的监测可以反映出气动性能状态的变化情况。然而，传统的压力监测技术需要安装大量传感器，增加了成本和复杂度。 3.叶片表面颗粒物监测：叶片在运行过程中容易积累大量颗粒物，影响其气动性能。然而，传统的颗粒物监测方法无法实时监测叶片表面的积尘情况。
三、实时监测技术的发展趋势 为了解决以上技术挑战，近年来，风电叶片气动性能状态实时监测 技术得到了迅猛发展。以下是一些技术趋势： 1.光纤传感技术：光纤传感技术可以实时监测叶片表面温度和应力 分布情况，具有高灵敏度、大测量范围、抗电磁干扰等优点。 2.无线传感技术：无线传感技术可以减少传感器的布线限制，减少 系统复杂性，并实现对叶片表面温度、压力和颗粒物等参数的实时监测。 3.机器学习算法：通过采集大量叶片监测数据，并应用机器学习算法，可以实现对叶片气动性能状态的预测和故障诊断。 四、实时监测技术的应用与优势 1.提高发电效率：实时监测技术可以准确地获取叶片的气动性能状态，为风力发电机组的调度和控制提供重要依据，进一步提高发电效率。 2.延长叶片寿命：通过实时监测叶片的温度、压力和颗粒物等参数，可以及时发现叶片的异常状况，并采取相应措施，延长叶片的使用寿命。 3.提升运营安全性：及时发现叶片的故障和异常情况，可以减少事 故的发生，提升风力发电机组的运营安全性。 四、结论
风电机组状态检测技术 摘要：风电机组在运行过程中，其主要的特征是容量相对较小，容量小也导致风电机组在进行检测的过程中具有一定的独特性，目前风电场主要分布在我国人烟相对较少的地区，由于风电场中的通讯及交通不便捷，所以在进行风电场运营管理的过程中，为维护维修工作带来了很大的困难，而且风电机组所包含的设备众多，因此其检测的任务量也相对较大，在质保期内对风电机组的预防性状态进行检测，以及在质保期外，对运行的设备进行状态检测时无法达成兼顾，进而导致很多基础设备在状态检测的过程中容易受到冰雪或者雷雨天气的影响，使整个检测的时间增长，同时因为风电机组的检测工作量相对较大，所以我国的专业检测平台还没有形成专门针对风电机组进行数据管理的系统，进而导致整个风电机组的运行得不到更好的保障。 关键词：风电机组；状态检测技术；发电性能 一、风电机组状态检测技术研究现状分析 1.1振动状态检测流程 在针对风电机组进行状态检测技术应用的过程中，首先要对其振动状态进行相应的检测，目前的风电机组在运行的过程中因为载荷而在不断地变化，所以导致齿轮箱的振动能量可能会随着不断变化的载荷力而有所改变，尤其是当风电机组出现转速变化的过程中，齿轮箱中各个不同部件的转动频率以及轴承故障特征的频率也会出现相应的变化，因此必须要明确风电机组中的传动系统的具体结构特征以及在转速变化过程中的工作模式，从而保证能够对齿轮箱内部所有的零部件以及后端的轴承等进行相关数据的收集。在针对振动状态进行检测的过程中，主要使用的频谱分析技术，小波分析技术等信号分析方式，通过寻找振动信号中所包含的对故障特征频率进行表征的数据，能够明确机组的运行状况。通过相关行业评定标准以及故障收集的特征频率，能够判定出风电机组在运行过程中，其
风电叶片在线检测技术研究进展 摘要：随着工业技术的发展和人们生活质量的提高，能源的消耗越来越大，风能作为重要的可再生清洁能源，正在成为新型能源电力系统的主要能源之一。2020年，全国并网装机容量同比增长34.6%，预计2030年风电装机容量将达到8.24亿kW，风电机组的故障检测面临着极大的挑战。风机叶片是风电机组最关键的部分，其成本约占整个风电机组成本的15%~20%，它的损伤将直接影响风电机组的平稳运行，对其进行状态监测十分必要。 关键词：风电；叶片；在线检测 引言 风力发电技术也存在问题，同时显示出其独特的优势。由于风力发电场通常位于更偏远的陆地、海岸或海洋上，在敌对和无人看守的环境中，因此监测风力发电场的运行状况更为困难。现有的在线监测、控制和调节技术为风电场的正常稳定运行提供了一定的保证，但由于风力系统环境等各种因素的复杂性、可靠性和影响，目前的在线监测系统在实时、计数方面仍然远远不够风力发电机组是风力发电机的关键组成部分。叶片状态检测和寿命预测对于提高风扇运行效率和确保风扇正常运行至关重要。本文将重点研究风机叶片部分在线检测技术的研究进展。 1风电叶片模具管道用PP-R管材 风电叶片制作采用传统的树脂传递模压工艺加上真空辅助灌注（Vacuum Assisted resin transfer moulding，简称VARTM)。在模具型面上铺设流道，树脂在真空作用下渗入并充满模腔，流道一般为渗透性材料或者网格材料。VARTM 成型工艺把纤维增强体放置在单面模具上，纤维增强体上铺放渗透材料，另一面用真空袋密封，整个真空系统依靠主管道进行持续抽气保证系统真空度，直至玻璃钢完全固化。风电叶片制作模具主管道为无规聚丙烯管（polypropylenerandom，以下简称PP-R)，叶片制作过程中，主管道需要一直进
智能风电机组叶片故障监测系统设计与 实现 摘要：风电是一种绿色的可再生能源，是实现“双碳”目标的主力军。经过 多年的发展，我国风机累计装机量超过3亿kW，庞大的在役机组催生了大规模的 运维市场。叶片作为风机最核心的部件，也是运维中重点维护的对象，而且由于 其为旋转部件，在运转过程中受到重力、离心力、湍流风、雷击、振动、交变载 荷等复杂外界作用的影响，极易产生故障，因此，研究风机叶片的故障产生原因 和维护方法对于保证风机安全运行具有重要的要义。本文主要分析智能风电机组 叶片故障监测系统设计与实现。 关键词：叶片故障监测；叶片巡检；智能检测 引言 风能还有其他环境优势，这是新能源所无法比拟的，所以世界各国更愿意发 展新能源。近年来，在一系列节能减排政策的推动下，风力发电进入了快速发展 时期。风机叶片控制是风力发电场日常运行维护工作中最重要的任务。随着无人 机技术的发展，在解决了传统风扇叶片检测的缺点的同时，通过携带高清摄像机、红外热像仪等，可以快速获取风扇叶片表面缺陷信息。目前，基于无人机的风力 发电机检测已经成为未来的主要手段和发展趋势。无人机风扇控制数据通常以高 清视频文件、高清照片文件的形式存在，台风控制视频数据总量约为1GB，数据 量大，数据离散，人工控制工作量大。目前，各风电企业还拥有行之有效的测试 数据管理系统，无需故障排除和跟踪工具，即可永久存储和管理巡逻数据。传统 的风扇检测错误记录不是通过信息系统管理的，测试数据仅限于高清照片和错误 说明。 1、系统架构
该系统体系结构包括风车数据管理平台和风洞故障维修平台。风力发电机数 据管理平台主要用于监控数据管理、故障管理、二级智能检测等应用程序。风电 场群的缺陷维度平台主要设计用于数据检测、故障管理、智能故障检测、统计分析、专题应用等。数据管理系统发现数据库在总部统一提供，部署数据包括风电 场和AI引擎的账户数据。监控图像数据提供给每个分支或风电场。该系统的数 据层以文档数据库为基础，统一了会计、现场审核和错误数据的存储和管理。业 务区数据是通过导入外部业务数据生成的。测试数据由系统手动收集。错误数据 是由手动解释系统造成的。系统配置文件是通过输入初始化数据生成的。结构化 业务数据存储在MySQL关系对象数据存储中。图像使用快速DFS文件管理系统存 储在一个节点上。档案管理系统的节点分散。将来，随着数据量的增长，可以通 过添加节点来扩展文件数据空间。数据管理和分析服务器是系统的主要支持服务 模块。该模块是ist风格体系结构的一部分，它支持基于数据库数据的逻辑操作，如数据访问、分析和统计，并为存储、访问、查询和统计、模型发布和测试数据 报告等应用程序提供基本支持。图像分析和发布服务器主要用于访问图像和对图 像进行逻辑打包，并发布为支持客户端查询和图像导航要求的HTTP图像流。 2、叶片故障 叶片在生产制造过程中，受制造工艺等随机因素的影响，叶片不可避免产生 纤维发白、结构胶缺失甚至分层等缺陷。在运输、吊装等过程中，不合理的受力 也会导致叶片内部结构受损。风机日常运行中，受到复杂载荷、湍流风、雨雪、 冰冻等的侵袭，这些因素叠加会导致叶片逐渐出现表面受损、前缘雨蚀、螺栓断 裂等故障。 2.1叶片结构损伤 风场中在役叶片的损伤形态是多种多样的，常见的损伤包括叶片开裂、叶片 裂纹、叶片屈曲鼓包、叶片折断等。叶片损伤可能源于生产过程中，存在缺陷出 厂时没有经过有效维修，也可能在运输、吊运过程中不合理的受力状态导致叶片 局部应力集中造成叶片受损，或是由于叶片设计未经过充分验证，导致叶片在特 定工况下叶片出现局部失效。
风力发电机组的监控系统 随着全球温室气体排放量的增加和环境污染的日益严重，人们 对可再生能源的需求也越来越高。风能被认为是最有前途的可再 生能源之一，因为它是一种广泛分布的、清洁而且无穷的资源。 风力发电机组是利用风能将机械能转换为电能的设备，随着技术 的进步和成本的降低，它们逐渐成为重要的能源来源。 然而，风力发电机组在运行过程中难免会遇到各种问题，如磨损、故障、天气变化等等。这些问题会导致发电能力下降、维护 成本增加，还可能对生态环境造成负面影响。因此，对风力发电 机组进行监控和管理非常重要，这样可以及时发现问题并尽快解决。 风力发电机组的监控系统是什么？ 风力发电机组的监控系统是一种用于监测和管理风力发电机组 的设备，它可以实时记录发电机组的状态、运转数据、故障信息等，并通过无线网络传输到管理中心，以提供对风力发电机组的 全面监控和分析。监控系统可以帮助预测设备的运行状态和寿命，使运维人员能够及时采取措施，以提高整个发电系统的效率和可 靠性。
风力发电机组监控系统的主要功能 1. 实时监测风力发电机组的运行状态和性能，并记录关键数据，如发电量、转速、温度等，以便查看历史数据、诊断故障和优化 运行。 2. 报警和事件处理，可以在发电机组遇到异常情况时及时通知 运维人员，以便快速处理故障，减少停机时间，降低维护成本和 生产损失。 3. 远程控制和操作，通过监控系统可以远程调整发电机组的运 行模式、转速、控制参数等，以提高发电效率和运行稳定性，还 可以远程获取发电机组的实时图像和视频，以便实现无人值守的 监控和维护。 4. 数据分析和预测，监控系统可以对累计数据和历史记录进行 分析和统计，以便预测设备的运行寿命和性能，提供维护计划和 建议，优化设备的维护和维修策略，减少未来的维护成本和风险。
风力发电电力监控系统介绍 1. 背景 风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。在我国能源的需求下，风力发电不断的扩展，风电建设的工作也不断的加大，其中一个电力公司会有几个风电场，而这些风电场大多数都会分布在不同的区域。同时，一个风电场根据规模的不同，会拥有几十到上百台不等的发电风机，这种条件的影响下，每个风电场都会有自己的电力监控系统。但是，对于多个风电场的统一管理就增加了难度，为了解决这一问题，集控中心的出现就很好的解决了这一问题。因此，风电场在网络化、智能化在提高生产效率和管理效率的同时，也为恶意攻击者增加了新的攻击途径，近几年电力发生的安全事件层出不穷，使得我国电力面临越来越多的安全威胁和挑战。 2.风力发电机组控制系统 风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制风机自动启动，控制叶片桨距的机械调节装置及在正常和非正常情况下停机。除了控制功能，系统用于监测以提供运行状态、风速、风向等信息。风机控制系统是由塔基主控制柜、机舱控制柜、轮毂控制柜组成。风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。
图1风电机组总体结构 2.1塔座控制站 塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等。控制器硬件采用32位处理器，系统软件采用强实时性的操作系统，运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯，以使机组运行在最佳状态。塔基控制柜是由PLC主站、RTU（远程接口单元）、工业以太网交换机、UPS电源、触摸屏（本地监控及操作）、各种按钮、指示灯、小型断路器、继电器、加热元件、风机、端子板等等组成。 2.2机舱控制站
风电机组叶片检测现状与展望 摘要：风机叶片工作在复杂的自然状况下，长期承受强风载荷、沙粒冲刷、 大气氧化、雷击以及潮湿空气腐蚀等恶劣环境；在运行过程中，还会受到交变载 荷的作用；因此，风机叶片会出现多种故障，如气孔、裂缝、磨损、腐蚀、碳化等。如果不及时的发现和处理这些故障，会使叶片受到严重的破坏，甚至折断， 导致机组故障停机，带来严重的经济损失。风机叶片出现这些损伤时，其变形、 应力、应变、温度以及材料特性等参数会发生明显的改变，可以通过检测叶片参 数的变化来反应叶片的损伤，及时对叶片进行维护，避免发生重大事故，因此稳 定可靠的叶片损伤故障检测技术对于风电行业稳定发展具有重要的意义。基于此，本篇文章对风电机组叶片检测现状与展望进行研究，以供参考。 关键词：风电机组；叶片；检测现状；展望分析 引言 过去四十年中，风力发电机的单机容量已大大增加，风力发电机的塔高和转 子直径相应增加了数倍。1980年风力发电机的最大单机功率为50kW；2020年 12MW的海上风电机组Haliade-X已经完成生产测试，其叶片长107米。然而,风 电设备不断的大型化，对检测技术的需求也越来越高。风力发电机工作环境复杂，叶片很容易受到损伤，未被及时发现的表面损伤如裂纹等扩展可能会导致对结构 造成不可逆损坏，甚至会导致塔架的损坏。风电系统的维护与检查程序日益复杂，目前已有的检测技术为风电场的正常平稳运行提供了一定的保障，但仍存在实时性、准确性等方面的不足，研究人员一直在进行不断探索。因此系统介绍风电机 组叶片损伤检测技术，综述其研究方法和成果，有助于促进该领域研究的发展。 1叶片状态检测与故障诊断现状 1.1光纤光栅传感检测技术
风电机组状态检测技术研究现状和发展 趋势 摘要：目前，风力发电行业属于重要的清洁能源产业，并且在我国新能源发 电中占有的比重越来越大，所以必须要保证风力发电的稳定性，同时在针对风电 机组进行设计及安装研发的过程中要保证能够通过相关技术的应用，提高风电机 组的运行稳定性及可靠性，而状态检测技术则能够在一定程度上对风电机组的运 行状态进行实时检测，进而确保整个机组的运行安全。 关键词：风电机组；机组检测；状态检测 1风电机组状态检测系统 系统中的机组各自配备数据采集站，传感器将物理信号（如振动、摆度、压 力脉动、工况参数等）转化为电信号，上传至数据采集系统，对原始数据进行特 征量提取，将能够反映机组运行的特征参数、曲线和图表，通过在线监测网络（TCP/IP协议）存放至状态数据服务器中。关于数据的分析、管理和存储，状态 数据服务器承担主要作用。不仅能够对实时数据与历史数据进行管理和存储，而 且还能对不同特征的数据进行分析和诊断，同时承担了电站Web服务器与历史/ 准实时数据管理平台Ⅱ区接口机（数据最终发送至设备状态评价中心）的数据通信。Web服务器的主要作用是实现机组状态监测系统与电站生产管理系统的通信，便于运行人员的数据浏览与查询。为保证数据的安全传输，在Web服务器与电站 生产管理系统间增设了网络单向隔离装置。同时Web服务器还能与500kV主变压 器在线监测设备、GIS气体绝缘变电站的在线监测设备以及500kV电缆在线监测 设备进行数据通信，满足500kV主变压器在线监测设备以DL/T860通信协议与机 组状态监测系统进行数据交换。 2风电机组状态检测技术要点 2.1监测点的选择
风力发电机组叶片的安全载荷测 试
风力发电机组叶片的安全载荷测试 风力发电机组叶片的安全载荷测试是确保叶片能够在正常运行过程中承受外部风力的力量而不会出现损坏或失效的重要测试。这项测试的目的是评估叶片的结构强度和稳定性，以确保其能够安全地经受各种气候条件下的风力冲击。 以下是进行风力发电机组叶片安全载荷测试的步骤： 1. 设计测试计划：首先，需要制定详细的测试计划。该计划应包括测试的目标、测试方法、测试条件、测试设备和所需的人员等方面的信息。 2. 准备测试设备：根据测试计划，准备好所需的测试设备，包括风洞、叶片安装支架、风速测量仪器等。确保测试设备符合相关标准，并进行校准。 3. 安装叶片：将待测试的叶片安装到风洞中的叶片安装支架上。确保叶片的安装位置正确，并进行必要的固定。
4. 测试风速选择：根据叶片的设计要求和相关标准，选择适当的测试风速。测试风速应能够模拟叶片在实际运行中所面临的不同风力条件。 5. 进行测试：在设定的测试风速下，开始进行叶片的安全载荷测试。通过增加风速的方式逐步增加风力的冲击，直到叶片达到其设计要求的极限载荷或发生失效。 6. 监测和记录数据：在测试过程中，使用风速测量仪器对叶片所受到的风速进行实时监测，并记录下相关数据。同时，还需记录其他重要参数，如叶片的应力、振动等。 7. 分析测试结果：根据测试数据和设计要求，对测试结果进行分析。评估叶片在不同风力条件下的结构强度和稳定性，并判断其是否符合安全要求。 8. 编制测试报告：根据分析结果，编制测试报告。该报告应包括测试目的、测试方法、测试结果、分析结论、存在的问题以及可能的改进措施等内容。
探讨风电机组状态检测技术 摘要:容量小是风电机组运行过程中的主要特征，基于其容量小的特征，在风电机组检测时表现出一定的特异性，为有效评估其运行状态奠定了基础。现阶段，风电机组多分布于人烟稀少的地区，该区域通讯不变，交通受阻，风电场管理运行存在较多问题，维修工作面临着很大挑战。基于此，本文对风电机组状态检测技术进行了分析，并阐述了风电机组状态检测的发展趋势，为准确掌握风电机组运行状态、提高风电机组管理水平提供了参考。 关键词：风电机组；运行过程；状态检测； 1风电机组状态检测技术现状 1.1振动状态检测流程 风电机组运行过程中荷载水平不断变化，随着荷载大小的不同，齿轮箱振动能量有所改变，尤其是风电机组转速变化时，齿轮箱内的不同零部件的转动频率有所差异，轴承故障特征频率值也会有所变化。基于此，需在明确风电机组基本结构组成的基础上了解不同构件的转速变化特征，同时熟练掌握其工作模式，便于准确采集齿轮箱内零部件、后端轴承的运动数据。 小波分析技术、频谱分析技术在振动状态检测中应用广泛，作为信号分析的技术方式，上述检测方案能够通过识别故障特征频率确定设备运行状况。基于标准运行数据和对故障特征频率数据的识别与比对，可初步判断风电机组运行状态，对传动链故障精准判断，及早发现传动链轴承或齿轮故障。大量实践案例证实，该方案应用效果佳，故障识别率高。 1.2油液状态检测流程 我国常用的风电机组中，齿轮箱与齿轮间啮合应力水平高，运动状态下齿面间会形成油膜，油膜条件较差，齿轮间相对滑动。为确保风力发电机组运行正常，需合理选用齿轮箱润滑油以提高其耐磨性能，改善其热氧化稳定性，提高风力发电机组的使用寿命，通过提高润滑性能降低摩擦系数，防止应力水平过高降低设备寿命。 风力发电机组需要润滑的部位包括液压刹车系统、轴承轴、齿轮箱、偏航系统等，实践中应用最广泛的油液检测技术包括在线检测和离线检测两种。油液状态检测时，工作人员通过收集风电机组相关部位的润滑油、润滑脂，在实验室内利用光谱分析仪对其性能指标加以检测。在线技术进行设备检测需与相关检测设备配合，通过金属颗粒检测设备对过滤后的齿
大型风电机组叶片疲劳性能检测研究邵成 摘要:国家能源局已将叶片认证定义为强制性认证，通过对叶片进行摆振方向 200万次振动测试，验证叶片能否满足20年使用寿命的要求,了解叶片整体强度 结构，为评价风力发电机组叶片性能提供基础数据来源。本试验采用单点恒幅加 载方式，考察叶片各截面。在叶片特定截面安装激振系统，由激振系统的偏心轮 旋转产生离心力对叶片施加交变恒幅载荷。通过调节偏心轮的转速，使其旋转频 率与叶片固有频率接近，进而产生共振。监测危险截面应变，当应变值达到预期 水平时即认为载荷达到测试载荷水平。 关键词：疲劳性能测试;激振系统;交变恒幅载荷 引言 着近几年国内风电行业的大规模发展，国内已基本完成了风电相关产业链和 配套设施的建设。国家能源局下发《关于规范风电设备市场秩序有关要求的通知》，明确提出新建风力发电项目的风轮叶片，须按照《GB/Z25458-2010 风力发 电机组合格认证规则及程序》进行型式认证，叶片认证成为强制性认证。型式试 验是型式认证必不可少的一个环节。 一．国内外叶片制造和检测发展现状 国外早在上世纪80年代就开展了风力发电机组的检测工作。IEC(国际电工委 员会)陆续颁布了一系列风力发电机组测试标准。国内风力发电技术起步较晚， 且风力发电机组叶片疲劳测试技术是近几年才开始着手作一些方面的研究，对大 型风力发电机组叶片疲劳性能检测研究都比较缺乏，故对大型风力发电机组叶片 疲劳性能检测研究是非常有必要的。 二．疲劳测试系统原理简析 叶片的疲劳试验用来测定叶片的疲劳特性。实际大小的叶片疲劳试验通常是 认证程序的基本部分。疲劳试验时间要长达几个月，检验过程中，要定期的监督、检查以及检验设备的校准。叶片可用面载荷或集中载荷（单点/多点载荷）来进行加载。对于一个给定的加载顺序，静力试验载荷通常按均匀的步幅施加，或以稳 定的控制速率平稳地增加。必要时，可明确规定加载速率与最大载荷等级的数值。通常加载速率应足够慢，以避免载荷波动引起的动态影响，从而改变试验的结果。 三．疲劳测试主要研究内容 大型风力发电机组叶片疲劳性能检测是指通过相关的工装设备在叶片上施加 相应的等幅或变幅的载荷，以验证叶片具有足够的强度，可以承受设计寿命内的 疲劳载荷的作用。本研究采用单点恒幅加载方式，考察叶片各截面。在叶片特定 截面安装激振系统（电机，减速机，悬臂，偏心块等），由激振系统的偏心轮旋 转产生离心力对叶片施加交变恒幅载荷。通过调节偏心轮的转速，使其旋转频率 与叶片固有频率接近，进而产生共振。监测危险截面应变，当应变值达到预期水 平时即认为载荷达到测试载荷水平。 四．疲劳测试方法 疲劳试验正常运转起来后实行24小时不间断运行，每隔2个小时根据要求检查一次叶片状况，做好记录。启动电机，通过变频器由小向大调节输出频率，同 时关注L10截面的应变数值，当该截面的数值达到静载标定数值水平时认为达到 测试载荷大小，电机以目前频率稳定输出。记录此时的输出频率和室外温度，此 后每间隔两个小时记录一次室外温度，保持应变仪20Hz采集频率，动态连续监 测危险截面应变情况，如有异常情况应及时分析其原因。
关于一种风力发电机组叶片监测方案的 可行性研究 摘要:本文提出了一种风力发电机组叶片监测的方案，通过对风力发电机组叶片的监测，定量研究风力发电机组叶片疲劳开裂、风工况等因素对风力发电机组运行的影响。 关键词：风力发电；叶片监测；在线监测 中图分类号：TM315 文献标识码：A 0引言 风力发电机组的工作环境相对比较恶劣，一般地处偏远地区，常年多风。入网条件严格，风机运行工况复杂多变，各种因素使风力发电机组的可利用率、风电转换效率及使用寿命受到很大影响[1-2]。 本文通过叶片状态在线监测数据分析及时发现机组叶片存在的隐患及缺陷，避免因小缺陷引发大事故，做到定期叶片实时状态监测，尽早针对缺陷点展开检查处理维修工作。避免因突发故障导致风机长时间停机，提高风机发电量。 1研究背景 风力发电机机组在运行过程中涉及很多动力学与控制方面的问题，在运行过程中，由于环境、风向、风力大小的变化，导致作用在叶轮及叶片表面上的载荷不稳定，首先导致传动链系统中的叶片表面及叶片结构产生冲击振动，叶片振动监测系统采用对比分析法判断叶片故障的发生，如外衣开裂，深度裂纹，结冰等现象，其原理如下：采集正常运行不同工况（桨叶角度、风速等）情况下叶片振动的波形数据作为基准值，系统可自动对比同工况条件下叶片振动数据，如数据的幅值超出设定报警门限，即判断叶片基本运行状态可能发生改变，可能存在故障或结冰状态，从而提升整体设备的使用寿命[3-5]。
2研究目标 为研究高原低转速长叶片风机叶片的振动特点，制定一套适合该机型叶片监 测方案。本方案计划安装了一套风机叶片在线监测系统，建立功能较为完备的风 力发电机组叶片监测分析系统，提供灵敏度监测、状态分析、性能评价、故障诊 断等一系列工具和手段，进一步保证风机的安全生产运行，为实现“无人值守、 少人值守”及风机远程诊断、状态检修的目标，打下坚实的基础。 项目的事实有助于了解并掌握风电机组发电机不同风工况对于风机叶片运动 的影响，并帮助运维人员了解叶片的运行状况，判断叶片是否处于最优运行工况，记录叶片的各种运行状态的数据及突发故障的过程数据，帮助现场及时发现故障 隐患，准确定位故障部位，建立完备的风机运行档案，提高风机运行效率，减少 维修时间与次数，提高风机的可利用率。 2研究内容 本项目选取1台风力发电机组，通过在每支叶片的中部、靠近叶跟1/3处， 各粘贴一只专用加速度传感器（220mv/g），测量叶片三个方向振动，一台风机 共计安装3只专用传感器。安装在轮毂区的无线信号采集器负责对传感器供电、 数据采集并无线发送。设在机舱的无线信号接收站负责接收叶片振动数据，同时 采集发电机组的转速信号，最后数据汇集打包传送到升压站的数据服务器。升压 站服务器安装叶片监测系统，对采集器采集到的数据进行存储、分析。 2.1 叶片固有频率对比