监测风车叶片疲劳损伤的装置及风力发电设备的制作方法

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种监测风车叶片疲劳损伤的装置及风力发电设备。


背景技术：

2.目前，风力发电作为可再生绿色电力能源之一，受到人们不断地青睐。如何确保风力发电设备中的机组安全、稳定、可靠地运行，确保供电的可靠性和电网的安全性，是当下的风力发电设备必须解决的问题。
3.风车叶片是风力发电设备中重要的部件之一，风车叶片的安全性直接决定了整个风力发电设备的安全性。在风力发电设备实际运行过程中，风车叶片会产生不同程度的疲劳损伤，从而出现裂纹、断裂、甚至掉落的危险。现有技术中，通常是采用无人机来观察风车叶片的表面情况，地面工作人员无法掌握到风车叶片的内部情况，这样导致工作人员无法及时发现风车叶片内部存在的安全风险，容易产生一定安全隐患，降低风车叶片的安全性、稳定性和可靠性，增加成本。
4.因此，亟需设计一种监测风车叶片疲劳损伤的装置及风力发电设备，来解决以上技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提出一种监测风车叶片疲劳损伤的装置，能够实时监测风车叶片的内部疲劳损伤程度，及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性和可靠性，节约成本。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供一种监测风车叶片疲劳损伤的装置，包括：
8.壳体，所述壳体与所述风车叶片连接，所述壳体内部设置有容置腔室；
9.筒体，所述筒体设置在所述容置腔室内，且所述筒体内设置有重力滑块，所述重力滑块能够在所述筒体内往复运动；
10.第一发电单元，所述第一发电单元与所述重力滑块连接，所述重力滑块被配置为使所述第一发电单元产生电流；
11.处理器，所述处理器与所述第一发电单元连接，所述处理器被配置为处理所述第一发电单元所产生的电流；
12.监测单元，所述监测单元贴设在所述风车叶片的内部，且所述监测单元与所述处理器连接，所述监测单元被配置为监测所述风车叶片内部的疲劳损伤；
13.发送单元，所述发送单元与所述监测单元电连接，所述发送单元被配置为将所述监测单元所监测的疲劳损伤信号发送回地面。
14.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述筒体内设置有第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件和所述第二弹性件分别位于所述重力滑块的两端，
所述第一弹性件远离所述重力滑块的一端与所述筒体的内壁连接，所述第二弹性件远离所述重力滑块的一端与所述筒体的内壁连接。
15.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述筒体靠近所述第一发电单元的侧壁开设有避让通槽，部分所述第一发电单元穿过所述避让通槽与所述重力滑块连接。
16.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括传动组件和第二发电单元，所述传动组件与所述第二发电单元和所述重力滑块均连接，所述第二发电单元与所述处理器连接；
17.所述重力滑块能够带动所述传动组件运动，以使所述传动组件带动所述第二发电单元产生电流。
18.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述传动组件包括传动带和滚轮，所述传动带套设在所述滚轮上，所述滚轮与所述容置腔室的内壁连接，所述传动带的一端与所述重力滑块的一端连接，所述传动带的另一端与所述重力滑块的另一端连接。
19.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述传动带上凸设有多个凸起，所述第二发电单元与所述凸起啮合连接。
20.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述筒体的一端开设有第一通孔，所述筒体的另一端开设有第二通孔，所述传动带的一端穿过所述第一通孔与所述重力滑块的一端连接，所述传动带的另一端穿过所述第二通孔与所述重力滑块的另一端连接。
21.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括储能单元，所述储能单元与所述处理器连接，所述储能单元与所述监测单元和所述发送单元均电连接。
22.作为一种监测风车叶片疲劳损伤的装置的可选技术方案，所述监测单元包括应力传感器，所述发送单元包括微波数据传输器。
23.本发明的第二目的在于提出一种风力发电设备，该风力发电设备的安全性、可靠性和稳定性高，地面作业人员能够及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性能，节约成本。
24.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
25.本发明提供一种风力发电设备，所述风力发电设备包括风车叶片和以上所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，所述监测风车叶片疲劳损伤的装置与所述风车叶片连接。
26.本发明的有益效果至少包括：
27.本发明提供一种监测风车叶片疲劳损伤的装置，包括壳体、筒体、第一发电单元、处理器、监测单元以及发送单元。其中，壳体与风车叶片连接，壳体内部设置有容置腔室。筒体设置在容置腔室内，且筒体内设置有重力滑块，重力滑块能够在筒体内往复运动。第一发电单元与重力滑块连接，重力滑块被配置为使第一发电单元产生电流。处理器与第一发电单元连接，处理器被配置为处理第一发电单元所产生的电流。监测单元贴设在风车叶片的内部，且监测单元与处理器连接，监测单元被配置为监测风车叶片内部的疲劳损伤。发送单元与监测单元电连接，发送单元被配置为将监测单元所监测的疲劳损伤信号发送回地面。
通过第一发电单元、处理器、监测单元以及发送单元的设置，解决了传统技术中无法监测到风车叶片内部的疲劳损伤情况的技术问题。从而使得作业人员能够及时准确地获知风车叶片的内部疲劳损伤程度，及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性、可靠性和稳定性，节约成本。
28.本发明还提供一种风力发电设备，该风力发电设备的安全性、可靠性和稳定性高，地面作业人员能够及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性能，节约成本。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例所提供的监测风车叶片疲劳损伤的装置的结构示意图。
31.附图标记
32.100、壳体；110、容置腔室；200、筒体；210、重力滑块；220、第一弹性件；230、第二弹性件；300、第一发电单元；400、第二发电单元；500、处理器；600、监测单元；700、发送单元；800、传动组件；810、传动带；820、滚轮；830、凸起；900、储能单元。
具体实施方式
33.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.如图1所示，本实施例提供一种监测风车叶片疲劳损伤的装置，主要包括壳体100、筒体200、第一发电单元300、处理器500、监测单元600以及发送单元700。其中，壳体100与风
车叶片(图中未示出)连接，壳体100内部设置有容置腔室110。筒体200设置在容置腔室110内，且筒体200内设置有重力滑块210，重力滑块210能够在筒体200内往复运动。第一发电单元300与重力滑块210连接，重力滑块210被配置为使第一发电单元300产生电流。处理器500与第一发电单元300连接，处理器500被配置为处理第一发电单元300所产生的电流。监测单元600贴设在风车叶片的内部，例如，可以采用导电胶带粘贴在风车叶片的内部。且监测单元600与处理器500连接，监测单元600被配置为监测风车叶片内部的疲劳损伤。发送单元700与监测单元600电连接，发送单元700被配置为将监测单元600所监测的疲劳损伤信号发送回地面。
38.基于以上设计，在本实施例中，由于壳体100与风车叶片连接，这样使得在风车叶片转动的过程中，在重力因素的影响下，筒体200内的重力滑块210会随着风车叶片的转动而在筒体200内部做往复运动，从而使得重力滑块210能够带动第一发电单元300往复运动，进而使得第一发电单元300能够产生电流，处理器500能够对第一发电单元300产生的电流进行处理，例如可以进行升压、除藕或者直流变交流等处理工作。处理后的电流能够供给监测单元600和发送单元700，以确保监测单元600和发送单元700正常工作。监测单元600通过监测风车叶片内部多个部位所受应力的大小，从而实现对风车叶片内部的疲劳损伤程度的实时监测，监测单元600能够将所监测的风车叶片内部多个部位所受应力数据(即风车叶片内部的疲劳损伤信号)传输给发送单元700，然后发送单元700将该疲劳损伤信号发送至地面，供工程师监视和分析风车叶片的实际疲劳状况，及时发现风车叶片的潜在风险，提高风车叶片的安全性、可靠性和稳定性，避免发生安全事故。需要指出的是，监测单元600对风车叶片内部多个部位所受应力的监测是实时的，从而提高所监测数据的及时性和准确性。
39.在一些可选的实施方式中，监测单元600可以设置为应力传感器，例如可以是压阻式应力传感器、电容式应力传感器等等；发送单元700可以设置为微波数据传输器，例如可以是微波发信机等等。
40.与现有技术相比，本实施例提供的监测风车叶片疲劳损伤的装置，通过第一发电单元300、处理器500、监测单元600以及发送单元700的设置，解决了传统技术中无法监测到风车叶片内部的疲劳损伤情况的技术问题。从而使得作业人员能够及时准确地获知风车叶片的内部疲劳损伤程度，及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性、可靠性和稳定性，节约成本。此外，在监测风车叶片内部的疲劳损伤情况的整个过程中，地面与风车叶片无电缆、电线的连接，有效克服了风车叶片转动过程中不能连接电缆、电线的问题，同时还节约了地面设备的能耗。
41.如图1所示，在本实施例中，筒体200内设置有第一弹性件220和第二弹性件230，第一弹性件220和第二弹性件230分别位于重力滑块210的两端，第一弹性件220远离重力滑块210的一端与筒体200的内壁连接，第二弹性件230远离重力滑块210的一端与筒体200的内壁连接。
42.进一步地，第一弹性件220与筒体200内壁焊接连接，第二弹性件230与筒体200内壁焊接连接，从而提高稳定性和可靠性。第一弹性件220和第二弹性件230的设置一方面能够对重力滑块210在筒体200内部的上下运动(即图1中筒体200的左右运动)起到一定的缓冲作用，避免重力滑块210对筒体200造成一定的损伤，保护筒体200；另一方面，第一弹性件220和第二弹性件230还能够蓄积重力滑块210的重力势能，也就是说，将重力滑块210的部
分重力势能转换成第一弹性件220或第二弹性件230的弹性势能存储起来，实现重力势能与弹性势能之间的转化，从而达到节约能源的效果。
43.更进一步地，第一弹性件220和第二弹性件230均可以设置为弹簧。
44.在一些可选的实施方式中，筒体200靠近第一发电单元300的侧壁开设有避让通槽(图中未示出)，部分第一发电单元300穿过避让通槽与重力滑块210连接。示例性地，第一发电单元300上设置有齿轮，齿轮穿过避让通槽与重力滑块210连接，这样当重力滑块210在筒体200内往复运动时，重力滑块210能够带动第一发电单元300上的齿轮进行转动，从而使得第一发电单元300产生电流。需要指出的是，本实施例中的第一发电单元300可以设置为市面上常见的发电机，因此本实施例对其具体结构不再过多赘述。
45.如图1所示，在本实施例中，监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括传动组件800和第二发电单元400，传动组件800与第二发电单元400和重力滑块210均连接，第二发电单元400与处理器500连接。重力滑块210能够带动传动组件800运动，以使传动组件800带动第二发电单元400产生电流，从而使得第二发电单元400或第一发电单元300中的一者能够作为备用电源为监测单元600和发送单元700供电，提高该监测风车叶片疲劳损伤的装置运行的可靠性。需要指出的是，本实施例中的第二发电单元400可以设置为市面上常见的发电机，因此本实施例对其具体结构不再过多赘述。
46.具体而言，如图1所示，传动组件800包括传动带810和滚轮820，传动带810套设在滚轮820上，滚轮820与容置腔室110的内壁连接，传动带810的一端与重力滑块210的一端连接，传动带810的另一端与重力滑块210的另一端连接。传动带810上凸设有多个凸起830，第二发电单元400与凸起830啮合连接。滚轮820可以设置为多个，例如可以设置4个滚轮820，重力滑块210在筒体200内往复运动时能够带动传动带810进行往复运动，从而使得传动带810上的凸起830能够带动第二发电单元400上的齿轮进行转动，使得第二发电单元400产生电流。
47.进一步地，筒体200的一端开设有第一通孔(图中未示出)，筒体200的另一端开设有第二通孔(图中未示出)，传动带810的一端穿过第一通孔与重力滑块210的一端连接，传动带810的另一端穿过第二通孔与重力滑块210的另一端连接。示例性地，重力滑块210的两端分别设置有挂钩，传动带810的两端分别穿过第一弹性件220和第二弹性件230可拆卸地系在挂钩上，从而提高传动带810与重力滑块210连接的可靠性和稳定性。
48.如图1所示，在本实施例中，监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括储能单元900，储能单元900与处理器500连接，储能单元900与监测单元600和发送单元700均电连接。储能单元900的设置能够保证在风车叶片停止转动期间，仍然能够对监测单元600和发送单元700进行供电，确保该监测风车叶片疲劳损伤的装置运行的可靠性。
49.本实施例还提供一种风力发电设备，该风力发电设备包括风车叶片和以上监测风车叶片疲劳损伤的装置，监测风车叶片疲劳损伤的装置与风车叶片连接。该风力发电设备的安全性、可靠性和稳定性高，地面作业人员能够及时发现风车叶片内部存在的安全隐患，提高风车叶片运行的安全性能，节约成本。
50.示例性地，一个风力发电设备包括三个风车叶片，且每一个风车叶片上可以设置多个该监测风车叶片疲劳损伤的装置，提高对同一个风车叶片的不同部位的疲劳损伤的监测，提高风力发电设备的安全性。
51.优选地，本实施例中的监测风车叶片疲劳损伤的装置设置在风车叶片的内部，从而避免外界环境对该监测风车叶片疲劳损伤的装置的干扰，提高监测的准确性，也能够延长该监测风车叶片疲劳损伤的装置的使用寿命，节约成本。
52.显然，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
53.注意，在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

技术特征：
1.监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，包括：壳体(100)，所述壳体(100)与所述风车叶片连接，所述壳体(100)内部设置有容置腔室(110)；筒体(200)，所述筒体(200)设置在所述容置腔室(110)内，且所述筒体(200)内设置有重力滑块(210)，所述重力滑块(210)能够在所述筒体(200)内往复运动；第一发电单元(300)，所述第一发电单元(300)与所述重力滑块(210)连接，所述重力滑块(210)被配置为使所述第一发电单元(300)产生电流；处理器(500)，所述处理器(500)与所述第一发电单元(300)连接，所述处理器(500)被配置为处理所述第一发电单元(300)所产生的电流；监测单元(600)，所述监测单元(600)贴设在所述风车叶片的内部，且所述监测单元(600)与所述处理器(500)连接，所述监测单元(600)被配置为监测所述风车叶片内部的疲劳损伤；发送单元(700)，所述发送单元(700)与所述监测单元(600)电连接，所述发送单元(700)被配置为将所述监测单元(600)所监测的疲劳损伤信号发送回地面。2.根据权利要求1所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述筒体(200)内设置有第一弹性件(220)和第二弹性件(230)，所述第一弹性件(220)和所述第二弹性件(230)分别位于所述重力滑块(210)的两端，所述第一弹性件(220)远离所述重力滑块(210)的一端与所述筒体(200)的内壁连接，所述第二弹性件(230)远离所述重力滑块(210)的一端与所述筒体(200)的内壁连接。3.根据权利要求1所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述筒体(200)靠近所述第一发电单元(300)的侧壁开设有避让通槽，部分所述第一发电单元(300)穿过所述避让通槽与所述重力滑块(210)连接。4.根据权利要求1所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括传动组件(800)和第二发电单元(400)，所述传动组件(800)与所述第二发电单元(400)和所述重力滑块(210)均连接，所述第二发电单元(400)与所述处理器(500)连接；所述重力滑块(210)能够带动所述传动组件(800)运动，以使所述传动组件(800)带动所述第二发电单元(400)产生电流。5.根据权利要求4所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述传动组件(800)包括传动带(810)和滚轮(820)，所述传动带(810)套设在所述滚轮(820)上，所述滚轮(820)与所述容置腔室(110)的内壁连接，所述传动带(810)的一端与所述重力滑块(210)的一端连接，所述传动带(810)的另一端与所述重力滑块(210)的另一端连接。6.根据权利要求5所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述传动带(810)上凸设有多个凸起(830)，所述第二发电单元(400)与所述凸起(830)啮合连接。7.根据权利要求5所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述筒体(200)的一端开设有第一通孔，所述筒体(200)的另一端开设有第二通孔，所述传动带(810)的一端穿过所述第一通孔与所述重力滑块(210)的一端连接，所述传动带(810)的另一端穿过所述第二通孔与所述重力滑块(210)的另一端连接。8.根据权利要求1-7中任一项所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述
监测风车叶片疲劳损伤的装置还包括储能单元(900)，所述储能单元(900)与所述处理器(500)连接，所述储能单元(900)与所述监测单元(600)和所述发送单元(700)均电连接。9.根据权利要求1-7中任一项所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，其特征在于，所述监测单元(600)包括应力传感器，所述发送单元(700)包括微波数据传输器。10.一种风力发电设备，其特征在于，所述风力发电设备包括风车叶片和权利要求1-9中任一项所述的监测风车叶片疲劳损伤的装置，所述监测风车叶片疲劳损伤的装置与所述风车叶片连接。

技术总结
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种监测风车叶片疲劳损伤的装置及风力发电设备。包括壳体、筒体、第一发电单元、处理器、监测单元以及发送单元。壳体与风车叶片连接，壳体内部设置有容置腔室。筒体设置在容置腔室内，且筒体内设置有重力滑块，重力滑块能够在筒体内往复运动。第一发电单元与重力滑块连接，重力滑块被配置为使第一发电单元产生电流。处理器与第一发电单元连接，处理器被配置为处理第一发电单元所产生的电流。监测单元贴设在风车叶片的内部，且监测单元与处理器连接。发送单元与监测单元电连接。该监测风车叶片疲劳损伤的装置能够实时监测风车叶片的内部疲劳损伤程度，提高风车叶片运行的安全性和可靠性。提高风车叶片运行的安全性和可靠性。提高风车叶片运行的安全性和可靠性。


技术研发人员：黄定国 廖永强 陈渝 俞吉 杜鹏飞 李建中 杨勇 黄浩洋
受保护的技术使用者：重庆清电新能源开发有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/6/27