专利名称：具有应变传感器的风力发电机智能叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机叶片，尤其是一种具有应变传感器的风力发电机智能叶片。
背景技术：
风力发电机是一种利用风力机叶片捕获风能，并将其转换为机械能，进而驱动发 电机发电的能源机械。风力发电机一般安装在风能资源丰富的地区，工作在恶劣的环境中， 比如高低温、台风、雷击、风沙和各种腐蚀等影响。风力发电机的叶片直径大，叶片各部分受 力不均勻，加速、减速频繁，容易造成叶片的损坏。由于国内风力发电行业起步较晚，风力发电机组的制造技术还不成熟，风力发电 机组在运行阶段，通常需要专业的技术服务人员对风力发电机组进行定期检修、维护或故 障处理以保证风力发电机组的可靠运行。技术服务人员需要在风力发电机组处于停机状态 下，攀登到高度在40 80米的风力发电机舱使用手持式现场测试仪器采集布置监测点的 数据，并依此来进行检修。由于风电场风力发电机组数量和单台风力发电机组监测点较多， 导致技术服务人员重复性劳动而且因检修造成停机也给风电场带来了发电量的损失。同 时，风力发电机组的数据采集完成后，还需要在实验室对采集数据进行分析，不便于了解风 力发电机组的实时运行状态。同时，在叶片运行过程中，为了增加叶片的捕风能力，还需要 及时根据风向的变化对叶片进行变桨和偏航作用。目前，用于测定风向的风向仪的灵敏度 不够，从而导致叶片不能及时根据需要偏航和变桨，造成了发电量有所下降带来了相应的 经济损失。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有应变传感器的风力发 电机智能叶片，其能够检测叶片的运行状态，便于对叶片运行进行控制。按照本发明提供的技术方案，所述具有应变传感器的风力发电机智能叶片，包括 叶片本体；所述叶片本体内对应于叶尖、叶中及叶根部均设有应变传感器，所述应变传感器 检测叶片本体产生的应变量，并将所述应变量传输到智能叶片控制器。所述智能叶片控制器与变桨机构电性相连。所述控制器的输入端与采集器相连， 控制器通过采集器采集应变传感器检测的叶片本体的应变量。所述采集器接收应变传感器 检测叶片本体对应部位的应变量，并通过通信模块将所述应变量传输到主控制器，所述主 控制器与智能叶片控制器相互连接。所述主控制器与变桨机构电连接。所述叶片本体通过 变桨轴承安装在轮毂上；所述轮毂通过主轴安装在风力发电机组上，所述风力发电机组位 于塔架上。所述采集器的采样频率为0.01 5Hz。所述应变传感器为外贴应变片、内部预 埋应变片或预埋光纤应变传感器。本发明的优点在叶片本体内的叶尖、叶中及叶根部设置应变传感器，通过应变传 感器能够检测叶片本体对应部位的应变量；所述应变量传输到智能叶片控制器与主控制器，智能叶片控制器与主控制器通过控制变桨机构进行变桨，使风力发电机能够最大程度 的捕捉风能；且叶片本体在变桨机构作用下，能够减小运行负载，叶片本体运行安全可靠， 实现对叶片本体的有效保护。


图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示本发明包括叶片本体1、应变传感器2、采集器3、变桨机构4、智能叶 片控制器5、通信模块6、主控制器7、风力发电机组8、塔架9、轮毂11及变桨轴承12。如图1所示在叶片本体1内的对应于叶尖、叶中及叶根部均设置应变传感器2， 所述应变传感器2能够检测叶片本体1在风10的作用下对应部位的应变量；所述应变传感 器2为外贴应变片、内部预埋应变片或预埋光纤应变传感器。所述采集器3采集应变传感 器2检测的应变量，采集器3将所述应变量直接传输到智能叶片控制器5或通过通信模块 6传输到主控制器7，所述智能叶片控制器5与主控制器7相互连接，通过主控制器7与智能叶片控制器5的相互配合，能够实现对叶片本体1的集中控制与分散控制。所述采集器 3的采样频率为0. 01 5Hz。所述智能叶片控制器5与主控制器7的输出端均与变桨机构 4的输入端相连，控制变桨机构4执行变桨动作，实现叶片本体1对风10的最大捕捉。所述叶片本体1通过变桨轴承12安装在轮毂11上，轮毂11通过主轴安装在风力 发电机组8上；所述风力发电机组8位于塔架9上。如图1所示使用时，所述应变传感器2检测叶片本体1在风10的作用下，叶片本 体1对应部位产生的应变量。所述采集器3将所述应变量传输到智能叶片控制器5或主控 制器7。通过智能叶片控制器5与主控制器7的相互配合，能够实现对叶片本体1的集中控 制与分散控制，控制方便。所述主控制器7与智能叶片控制器5根据对应的应变量，进一步 分析叶片本体1的模态，得到叶片本体1现在的工作状态；当所述主控制器7或智能叶片控 制器5得到叶片本体1的工作状态，不能最大程度捕捉风能时，主控制器7或智能叶片控制 器5会修改控制器内对应的控制参数，并根据当前风10的大小和方向，确定控制风力发电 机的控制算法，修改变桨机构4的变桨参数，驱动变桨机构4进行变桨，使叶片本体1能够 最大程度捕捉风能，且能够减少叶片本体1负荷，确保叶片本体1安全运行。本发明通过应变传感器2检测叶片本体1在当前状态下产生的应变量，智能叶片 控制器5或主控制器7根据所述应变量的大小和风10的大小和方向，对叶片本体1的运行 模态进行分析，进而修改变桨机构4的参数，调整叶片本体1的运行。本发明能够减少叶片 本体1的负荷，确保叶片本体1的可靠，发电量多，自我保护能力强，结构简单，安全可靠。
权利要求
一种具有应变传感器的风力发电机智能叶片，包括叶片本体(1)，其特征是所述叶片本体(1)内对应于叶尖、叶中及叶根部均设有应变传感器(2)，所述应变传感器(2)检测叶片本体(1)产生的应变量，并将所述应变量传输到智能叶片控制器(5)。
2.根据权利要求1所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述智 能叶片控制器(5)与变桨机构⑷电性相连。
3.根据权利要求1所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述控 制器(5)的输入端与采集器(3)相连，控制器(5)通过采集器(3)采集应变传感器(2)检 测的叶片本体(1)的应变量。
4.根据权利要求3所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述采 集器(3)接收应变传感器(2)检测叶片本体(1)对应部位的应变量，并通过通信模块(6) 将所述应变量传输到主控制器(7)，所述主控制器(7)与智能叶片控制器(5)相互连接。
5.根据权利要求4所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述主 控制器(7)与变桨机构⑷电连接。
6.根据权利要求1所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述叶 片本体(1)通过变桨轴承(12)安装在轮毂(11)上；所述轮毂(11)通过主轴安装在风力发 电机组⑶上，所述风力发电机组⑶位于塔架(9)上。
7.根据权利要求3所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述采 集器⑶的采样频率为0. 01 5Hz。
8.根据权利要求1所述的具有应变传感器的风力发电机智能叶片，其特征是所述应 变传感器(2)为外贴应变片、内部预埋应变片或预埋光纤应变传感器。
全文摘要
本发明涉及一种风力发电机叶片，尤其是一种具有应变传感器的风力发电机智能叶片。按照本发明提供的技术方案，所述具有应变传感器的智能发电机叶片，包括叶片本体；所述叶片本体内对应于叶尖、叶中及叶根部均设有应变传感器。本发明在叶片本体内的叶尖、叶中及叶根部设置应变传感器，能够检测叶片本体对应部位的应变量，通过智能叶片控制器与主控制器控制变桨机构进行变桨，使风力发电机能够最大程度的捕捉风能；且叶片本体在变桨机构作用下，能够减小运行负载，叶片本体运行安全可靠，实现对叶片本体的有效保护。
文档编号G01B21/32GK101839216SQ20101017517
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者杨雷, 赵新华, 郭大宏 申请人:无锡风电设计研究院有限公司