專利名稱：一種風電機組葉片結冰狀態檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，更具體的說，尤其涉及一 種在機艙的外部設置有結冰傳感器的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置。
背景技術：
結冰傳感器是用來檢測物體表面結冰信息的傳感器，它出現的歷史并不長，然而 由于它在軍事領域的重要性，一出現就受到世界發達國家的重視。90年代中期，美國的多 種軍用及民用飛機都先后安裝了結冰傳感器。不僅如此，美國還把結冰傳感器應用于導彈、 雷達及無線電發射塔等。而在國內，對于結冰傳感器的研究和應用還處于初期階段，近幾年 來，我國屢次發生因結冰造成的重大飛行事故，給國家財產和人民生命安全帶來了較大損 失，人們才意識到結冰傳感技術的重要性。隨著技術的進步，目前國內結冰傳感器逐漸應用 到了氣象部門和航空領域。在風力發電機組葉片結冰的情況下，隨著葉片質量增加，風輪扭矩增大，厚度不均 造成機組載荷不均，風機失去平衡，很容易造成事故，并且影響風能的吸收，減少發電量，然 而目前國內風力發電機組中卻還沒有監測葉片結冰狀態方法的應用。
發明內容本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種在機艙的外部設置有結冰 傳感器的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，包括數據運算和輸出控制信號的 主控系統以及用于給風電機組葉片加熱的葉片加熱器，其特別之處在于所述機艙外設置 有結冰傳感器，該結冰傳感器的信號輸出端與主控系統相連接。主控系統用于實現輸入信 號的檢測、輸入信號的處理和輸出控制信號；葉片加熱器可用于實現葉片的自動加熱，不然 還得停機進行人工清理；結冰傳感器設置在機艙的外部，用于對外部結冰狀態進行檢測，結 冰傳感器上的結冰狀態也即反映了風電機組葉片的結冰狀態。結冰傳感器的工作原理結冰傳感器利用磁致伸縮原理，由傳感器中的 諧振電路產生交變磁場，振管在磁場的作用下產生磁致伸縮而以穩定的固有頻率
振動，當諧振管表面結冰時，隨著冰層厚度的變化，諧振管的質量負載和材料剛度發生
改變，從而引起諧振管的諧振頻率/’發生改變，通過檢測諧振頻率的偏移量4/ = /’ -/0,
又根據振動學理論，4/⑦—(Am為諧振管上的結冰量)就可得出冰層的厚度。當結冰厚 度超過一定值時，產生一個開關量信號送給控制系統，再由控制系統發送指令啟動葉片加 熱器除冰或控制風機停機進行人工除冰。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，所述機艙的外部固定設置有氣象 桅桿組，該氣象桅桿組包括用于固定其它氣象檢測設備的氣象桅桿；所述結冰傳感器固定 在氣象桅桿上。氣象桅桿具有較好的穩定性，把結冰傳感器設置在氣象桅桿上有利于保證檢測的精確性。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，所述的氣象桅桿上還固定設置有 航空障礙燈、避雷針、風向標和風速儀。結冰傳感器、風向標和風速儀共同實現對風電機組 所處環境參數的檢測。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，所述結冰傳感器的狀態改變閥值 為可調閥值，閥值的調節范圍為1.5mm-3mm。結冰傳感器在使用的過程中，其閥值根據風電 機組的類型以及結冰傳感器的參數進行相應設定，結冰傳感器的檢測量超過所設定的閥值 時，結冰傳感器的輸出狀態會發生變化。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，所述的主控系統包括PLC控制
ο本實用新型的有益效果是本實用新型通過在機艙外設置結冰傳感器，實現了對 風機葉片結冰狀態的檢測，避免了由于風機葉片結冰所造成的危害事故的發生；可以在本 實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置中設置葉片加熱器，實現對風機葉片的自動加 熱。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型結冰傳感器固定在氣象桅桿上的結構示意圖；圖3為本實用新型結冰傳感器輸出故障信號和結冰信號的時序波形圖；中1機艙，2塔筒，3氣象桅桿組，4風機葉片，5氣象桅桿，6航空障礙燈，7結冰傳 感器，8避雷針。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1和圖2所示，所示機艙1固定設置于塔筒2的頂部，本實用新型的風電機組 葉片結冰狀態檢測裝置中的結冰傳感器7設置于氣象桅桿5上，氣象桅桿5上還設置有航 空障礙燈6、避雷針8、風向標9和風速儀10。所示的氣象桅桿5、航空障礙燈6、結冰傳感 器7、避雷針8、風向標9和風速儀10組成氣象桅桿組3，該氣象桅桿組3固定設置在機艙 1上。所示風機葉片4內設置有葉片加熱器。結冰傳感器7的信號輸出端與主控系統相連 接，主控系統的輸出端與葉片加熱器的控制信號相連接。本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置的工作過程上電后，結冰傳感器 7首先進行自檢，以開關量形式輸出結冰信號及故障信號，如果結冰傳感器7無故障，結冰 傳感器7的故障信號端口保持高阻狀態不變，否則故障信號變為對地短路狀態，時序波形 如圖3所示。自檢結束后，結冰傳感器7即可正常工作，當探頭檢測到冰層厚度超過設定的 閥值(該閥值可以根據風機的類型和選用的結冰傳感器不同而設定在1. 5mm-3mm之間)時， 結冰信號由高阻狀態變為短路狀態，電路輸出結冰報警信號并保持，報警信號被送到主控 系統，PLC發送指令控制啟動葉片加熱器除冰(或控制風機停機進行人工除冰)。同時結冰 傳感器7的控制電路驅動融冰加熱器將結冰傳感器7表面的冰層融化掉，延時一段時間后， 復位結冰告警信號并停止加熱，開始下一次檢測。
權利要求1.一種風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，包括數據運算和輸出控制信號的主控系統以 及用于給風電機組葉片加熱的葉片加熱器，其特征在于所述機艙(1)外設置有結冰傳感 器(7)，該結冰傳感器(7)的信號輸出端與主控系統相連接。
2.根據權利要求1所述的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，其特征在于所述機艙(1) 的外部固定設置有氣象桅桿組(3)，該氣象桅桿組(3)包括用于固定其它氣象檢測設備的 氣象桅桿(5)；所述結冰傳感器(7)固定在氣象桅桿(5)上。
3.根據權利要求2所述的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，其特征在于所述的氣象 桅桿(5)上還固定設置有航空障礙燈(6)、避雷針(8)、風向標(9)和風速儀(10)。
4.根據權利要求1或2所述的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，其特征在于所述結 冰傳感器(7)的狀態改變值為可調閥值，閥值的調節范圍為1. 5mm-3mm。
5.根據權利要求1或2所述的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，其特征在于所述的 主控系統包括PLC控制器。
專利摘要本實用新型提供了一種在機艙的外部設置有結冰傳感器的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置，包括數據運算和輸出控制信號的主控系統以及用于給風電機組葉片加熱的葉片加熱器，其特別之處在于所述機艙外設置有結冰傳感器，該結冰傳感器的信號輸出端與主控系統相連接。本實用新型通過在機艙外設置結冰傳感器，實現了對風機葉片結冰狀態的檢測，避免了由于風機葉片結冰所造成的危害事故的發生；可以在本實用新型的風電機組葉片結冰狀態檢測裝置中設置葉片加熱器，實現對風機葉片的自動加熱。
文檔編號F03D11/00GK201865846SQ20102063866
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者張海華, 王建維 申請人:濟南軌道交通裝備有限責任公司