葉片載荷監(jiān)測系統(tǒng)
2025-09-26 北京公司

1.產(chǎn)品概況

近年來，風(fēng)機(jī)容量不斷增加，葉輪直徑、葉片長度也朝著更大更長的方向發(fā)展。進(jìn)而使機(jī)組重量也逐漸增加。并且由于風(fēng)剪切、湍流、塔影、風(fēng)突變等問題，極易導(dǎo)致葉輪面的氣動載荷不均衡，增加葉片、傳動系、塔架等大部件的疲勞與極限載荷，導(dǎo)致葉片與塔架凈空減小，此時極易導(dǎo)致葉片掃塔問題的發(fā)生。嚴(yán)重時可能會發(fā)生倒塔事故。因此，如何通過控制的手段降低極限載荷和增加凈空已經(jīng)成為限制大葉輪直徑機(jī)組開發(fā)及塔架減重的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

葉片載荷的測量可在以下應(yīng)用場景進(jìn)行應(yīng)用：

1）IPC獨(dú)立變槳控制：由于風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)、湍流等外界存在因素的影響，葉輪面內(nèi)的氣動載荷不均衡，導(dǎo)致葉片、傳動系、塔架等部件疲勞與極限載荷增加。則可以通過IPC獨(dú)立變槳控制的手段降低極限載荷，而葉片載荷測量技術(shù)作為IPC前端的輸入

2) 葉片防掃塔、防倒塔控制保護(hù)：由于葉片逐漸變大、逐漸變?nèi)?，葉片超極限載荷后引起的掃塔、倒塔事故頻繁發(fā)生，對葉片載荷的監(jiān)測，當(dāng)機(jī)組葉片載荷超過安全閾值后，進(jìn)行預(yù)警，提高機(jī)組的安全性。降低由于氣動環(huán)境因素導(dǎo)致的整機(jī)安全事故的發(fā)生，避免重大經(jīng)濟(jì)損失。

3) 葉輪不平衡監(jiān)測：由于機(jī)組在前期吊裝過程中存在葉片零刻度線誤差問題，部分機(jī)組在運(yùn)行過程中會存在葉輪不平衡現(xiàn)象。葉輪不平衡會增加機(jī)組的極限載荷及疲勞載荷。通過對葉片載荷的監(jiān)測，可對葉輪不平衡問題進(jìn)行識別。

4) 壽命評估：對風(fēng)機(jī)的葉片載荷的測量，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)剩余疲勞壽命的評估及預(yù)測，對風(fēng)機(jī)控制調(diào)度進(jìn)行有效優(yōu)化，延長機(jī)組服役期限，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場最高經(jīng)濟(jì)效益。

2.系統(tǒng)原理

葉片載荷監(jiān)測系統(tǒng)每支葉片葉根安裝3支光纖載荷傳感器，測量風(fēng)機(jī)葉片的應(yīng)變。光纖載荷傳感器測得的應(yīng)變數(shù)據(jù)通過尾端光纖進(jìn)入光纖接線盒。通過接線盒與輪轂監(jiān)測柜的連接光纖，傳遞給安裝于輪轂監(jiān)測柜中的光纖解調(diào)儀，將光信號解調(diào)為電信號。解調(diào)儀的輸出信號通過CANopen或RS485總線傳遞給輪轂邊緣采集單元中，輪轂邊緣采集單元將載荷傳感器信號通過無線接入到風(fēng)機(jī)環(huán)網(wǎng)，最終傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行載荷計(jì)算、展示、預(yù)警及存儲。