风电机组叶片状态及叶根螺栓光纤监测系统

1.产品背景

实现风力发电机组实时有效状态监测是保证机组长期稳定可靠运行的有效手段。对风电机组各部件监测机制的完善、专家系统的建立、报警阀值的设置以及研发有效可行的软硬件系统是风电机组状态监测需要解决的关键问题。

2.方案内容

风电机组叶片状态及叶根螺栓光纤监测系统主要分为以下两个部分：其一是叶片状态监测部分，可监测叶片载荷、温度及振动数据；其二是叶根螺栓监测部分，实时监测叶根螺栓预紧力及故障状态。子系统具备独立诊断能力，实时反馈报警指标，并与主控系统实现通讯交换，确保叶片工作在健康状态下。

图 1：风电机组叶片状态及叶根螺栓光纤监测系统

3.解决问题

风电机组叶片状态及叶根螺栓光纤监测系统可监测风电机组叶片受力状况，对风电机组叶片载荷、疲劳损伤等参数进行监测，可利用数据进行精确的变桨及偏航控制，并能够将原始数据传输至智能运营平台；能监测叶片的累计损伤、表面剥离和裂纹等常见损伤，在风机运行状态下，实时对叶片振动进行监测，对叶片状态进行评估；及时发现叶片温度异常信息及故障，为除冰加热系统提供准确的温度值，监测叶片和轮毂连接螺栓的松动、断裂等情况，测定在工作中螺栓预紧力的损失情况，为分析出现螺栓断裂的原因提供依据。

4.比较优势

本系统采用全光纤传感器，与传统电信号传感器相比，光纤传感器传数据达、损耗少，物理性稳定，不受电、磁干扰，在恶劣的环境中仍能正常使用，且正常使用寿命可达20-30年，弥补了一般电信号传感器需定期进行零点标定的缺点，安装方便，接口少。全光纤式风电机组在线监测系统主要优势如下:

+ 全光探测，不受电、磁干扰；

+ 稳定的长期测量，无零点漂移，无需重新校准；

+ 系统设备数量少、集成度高、通讯接口少、布置简单；

+ 实时性好；

+ 低成本，系统性价比高，生命周期长，后期维护量小；

5.成功应用

风电机组叶片状态及叶根螺栓光纤监测系统由于其系统卓越的性能，已在大连、德阳、福建等地的风力发电项目中得到成功安装和使用。