【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及風力發(fā)電設備維護與安全，尤其涉及一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置。
技術介紹
1、隨著全球對可再生能源的需求日益增長，風力發(fā)電作為一種重要的清潔能源形式得到了快速發(fā)展。風電機組通常安裝在開闊地帶或海上，以充分利用風能資源。然而，這些環(huán)境往往伴隨著極端的天氣條件和復雜的機械運動，這些因素會對風電機組的性能和可靠性產生顯著影響；在風電機組中，葉片根部與導流罩之間的間隙是非常關鍵的設計參數(shù)之一。適當?shù)拈g隙可以保證葉片旋轉時不會與導流罩發(fā)生碰撞，從而避免機械損壞和潛在的安全事故。但隨著時間的推移和工作環(huán)境的變化，這個間隙可能會發(fā)生變化，導致安全風險增加；
2、現(xiàn)有的監(jiān)測方法往往依賴于人工檢查或者簡單的傳感器，難以實時監(jiān)測并準確預測葉片與導流罩之間的間隙變化趨勢。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術提供一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，以解決現(xiàn)有技術中存在的監(jiān)測不全面、預測不準確、預警不及時的問題。
2、本專利技術提供一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，包括：
3、多模態(tài)傳感器，其用于全面監(jiān)測風電設備的環(huán)境條件和機械狀態(tài)；
4、數(shù)據(jù)處理設備，其與所述多模態(tài)傳感器連接，預先建立溫度影響模型、振動影響模型、材料疲勞影響模型，將所述多模態(tài)傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)代入模型中，分析溫度變化、振動變化、疲勞情況對葉片根部與導流罩的間距的影響程度，生成分析結果；
5、預警設備，其與所述多模態(tài)傳感器和所述數(shù)據(jù)處理設備連接，基于歷史間距數(shù)據(jù)確定
6、通信單元，其與所述多模態(tài)傳感器、所述數(shù)據(jù)處理設備以及所述預警設備連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信號的傳輸。
7、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述多模態(tài)傳感器包括：
8、溫度傳感器，其用于獲取葉片根部與導流罩間隙處的當前溫度數(shù)據(jù)；
9、振動傳感器，其用于記錄葉片根部處的振動幅度、振動頻率以及相位角；
10、計時單元，其與所述振動傳感器連接，用于計算上一次出現(xiàn)振動過程中最大振動幅度對應的時刻與當前時刻的時間差；
11、激光測距儀，其用于獲取葉片根部與導流罩間隙處的實時間距值以及初始間距值，并獲取葉片根部與導流罩之間能夠接觸的長度；
12、材料參數(shù)獲取單元，其用于記錄葉片根部材料的線性膨脹系數(shù)、材料在每次循環(huán)中經歷的最大應力水平、材料的應力-壽命曲線、材料的疲勞極限應力水平、單位循環(huán)數(shù)量下的間距減少量。
13、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述數(shù)據(jù)處理設備包括：
14、溫度影響分析單元，其與所述溫度傳感器、所述激光測距儀、所述材料參數(shù)獲取單元連接，將當前溫度數(shù)據(jù)、葉片根部與導流罩之間能夠接觸的長度、線性膨脹系數(shù)代入所述溫度影響模型中，計算溫度變化引起的長度變化量δl；
15、振動影響分析單元，其與所述振動傳感器和所述計時單元連接，將最大振動幅度、振動頻率、相位角以及時間差代入所述振動影響模型中，計算振動引起的間距變化量δdv；
16、材料疲勞影響分析單元，其與所述材料參數(shù)獲取單元連接，將最大應力水平、材料的應力-壽命曲線、疲勞極限應力水平、單位循環(huán)數(shù)量下的間距減少量代入所述材料疲勞影響模型中，計算材料疲勞引起的間距變化量δdf；
17、匯總輸出單元，其與所述溫度影響分析單元、所述振動影響分析單元、所述材料疲勞影響分析單元連接，用于匯總長度變化量δl、振動引起的間距變化量δdv、材料疲勞引起的間距變化量δdf，生成分析結果。
18、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述溫度影響模型為：
19、δl＝l0*α*δt
20、其中，δl為溫度變化引起的長度變化量，l0為葉片根部與導流罩之間能夠接觸的長度，α為線性膨脹系數(shù)，δt為當前溫度數(shù)據(jù)與理想運行溫度之間的溫度差。
21、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述振動影響模型為：
22、
23、其中，δdv為振動引起的間距變化量，av為上一次出現(xiàn)振動過程中最大振動幅度，2πf為振動角頻率，f為振動頻率，t為該最大振動幅度av對應的時刻與當前時刻的時間差，為相位角。
24、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述材料疲勞影響模型為：
25、
26、其中，δdf為材料疲勞引起的間距變化量，c和m為基于應力-壽命曲線得到的材料特性參數(shù)，σ為材料在每次循環(huán)中經歷的最大應力水平，σf為材料的疲勞極限應力水平，δdd為單位循環(huán)數(shù)量下的間距減少量，d為間距減少量δdd對應的單位循環(huán)數(shù)量。
27、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述預警設備包括：
28、閾值分析單元，其與所述激光測距儀連接，預先建立閾值分析模型，將歷史葉片根部與導流罩間隙處的實時間距值代入所述閾值分析模型中，生成動態(tài)閾值范圍；
29、所述閾值分析模型為t(t)i＝μ(t)+ki*ε(t)；其中，ki為級別i對應的經驗系數(shù)，μ(t)為歷史葉片根部與導流罩間隙處的實時間距值的平均值，ε(t)為歷史葉片根部與導流罩間隙處的實時間距值的標準差，t(t)i為級別i對應動態(tài)閾值；將各級別的動態(tài)閾值t(t)i匯總，生成所述動態(tài)閾值范圍；
30、綜合分析單元，其與所述匯總輸出單元連接，用于將分析結果代入所述綜合計算模型中，經計算獲得預測間距值；
31、所述綜合計算模型為g(t)＝g0+δl+δdv-δdf；其中g(t)為預測間距值，g0為初始間距值，δl為溫度變化引起的長度變化量，δdv為振動引起的間距變化量，δdf為材料疲勞引起的間距變化量；
32、對比判斷單元，其與所述閾值分析單元和所述綜合分析單元連接，用于對比預測間距值g(t)與動態(tài)閾值范圍，基于對比結果生成所匹配級別i的預警信號。
33、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，所述通信單元采用低功耗廣域網技術，用于保持穩(wěn)定傳輸。
34、根據(jù)本專利技術提供的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，還包括：
35、云服務平臺，其與所述通信單元連接，用于記錄并存儲所述通信單元歷史傳輸過程中傳輸?shù)母黝悢?shù)據(jù)，并基于預警信號的級別i發(fā)出對應的警報；
36、管理人員通過訪問所述云服務平臺獲取歷史間距信息和預警信息，輔助管理人員得出維修方案。
37、與現(xiàn)有技術相比，本申請的有益效果如下：
38、通過對葉片根部與導流罩間隙的持續(xù)監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況，防止因間隙過小導致的碰撞或摩擦，從而避免設備損壞或故障發(fā)生；
39、通過準確的預測和預警機制，可以實現(xiàn)預防性維護，避免不必要的過度維修，同時減本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述多模態(tài)傳感器包括：
3.根據(jù)權利要求2所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理設備包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述溫度影響模型為：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述振動影響模型為：
6.根據(jù)權利要求5所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述材料疲勞影響模型為：
7.根據(jù)權利要求6所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述預警設備包括：
8.根據(jù)權利要求7所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述通信單元采用低功耗廣域網技術，用于保持穩(wěn)定傳輸。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，還包括：
【技術特征摘要】
1.一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述多模態(tài)傳感器包括：
3.根據(jù)權利要求2所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理設備包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述溫度影響模型為：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種風電葉根導流罩間隙監(jiān)測預警裝置，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：雷堅，吳永華，
申請(專利權)人：華能陜西靖邊電力有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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