(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211191107.X (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 安徽省国家电投和新电力技 术研究 有限公司 地址 230000 安徽省合肥市高新区软件园 5A楼403室 (72)发明人 李骥　汪洋　张磊　王帅　段宗玉　 杨帆　严卫平　 (74)专利代理 机构 无锡市汇诚永信专利代理事 务所(普通 合伙) 32260 专利代理师 朱晓林 (51)Int.Cl. G01N 3/20(2006.01) G01N 3/32(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) H04L 67/12(2022.01) (54)发明名称 一种风力机叶片应 变评估方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种风力机叶片应变监测方 法， 其可实现风力机叶片健康状态的实时监测， 可降低时间成本， 可提高评估准确性， 该方法包 括： 采集风力机叶片的应变片电压信号， 对应变 片电压信号进行前置处理， 获取处理应变片电压 信号， 并依次发送给主控制器、 远程终端， 计算叶 片的应变值， 计算运行叶片 对应应变监测位置的 运行载荷测试值， 将叶片等效疲 劳载荷设计值转 化为1Hz下等效疲劳载荷， 获取运行载荷测试值 与1Hz下等效疲 劳载荷的偏差D1、 偏差D2， 判断偏 差D1、 偏差D2是否在预设比例阈值范围内， 若是， 则表明叶片健康， 反之， 则表明叶片不健康， 通过 远程终端发出预警， 通过显示屏对监测结果进行 显示。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115406774 A 2022.11.29 CN 115406774 A 1.一种风力机叶片应变监测方法， 该方法基于风力机 叶片应变监测系统实现， 所述应 变监测系统包括主控制器、 安装于风力机叶片的应变片传感器、 信号处理电路、 远程终端， 所述应变片传感器依 次与信号处理电路、 主控制 器电连接， 所述主控制 器与所述远程终端 通信连接， 所述远程终端包括数据 处理器， 所述应变片传感器用于对叶片应变片电压信号 进行采集， 所述信号处理电路用于对所述应变片电压信号进 行放大、 滤波处理， 获得 处理应 变片电压信号， 所述数据处 理器用于对所述处 理应变片电压信号进行 数据分析、 计算； 其特征在于， 该方法包括： S1、 通过所述应变片传感器采集风力机叶片的应变片电压信 号； S2、 通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号进行前置处理， 获取处理应变片电 压信号， 并发送给 所述主控制器， 所述主控制器将处 理应变片电压信号发送给远程终端； S3、 基于应变片电压信号、 处理应变片电压信号， 通过远程终端中的所述数据处理器计 算叶片的应 变值； S4、 基于应变值计算运行叶片对应应变监测位置的运行载荷测试值， 所述运行载荷测 试值包括： 等效疲劳挥舞弯 矩测试值和等效疲劳摆 振弯矩测试值； S5、 将叶片等效疲劳载荷设计值转化为1Hz下等效疲劳载荷， 1Hz下等效疲劳载荷包括： 挥舞弯矩设计值、 摆 振弯矩设计值； S6、 获取所述运行载荷测试值与1Hz下等效疲劳载荷的偏差D1、 偏差D2， 所述偏差D1为 所述等效疲劳挥舞弯矩测试值与所述挥舞弯矩设计值的比值， 所述偏 差D2为所述等效疲劳 摆振弯矩测试值与所述摆 振弯矩设计值的比值； S7、 判断偏差D1、 偏差D2是否在预设比例阈值范围内， 若是， 则表明叶片健康， 反之， 则 表明叶片应 变严重， 不 健康， 通过远程终端发出 预警； S8、 通过所述远程终端中的显示屏对步骤S7的监测结果进行显示。 2.根据权利要求1所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S1中， 采用风力 机叶片上安装的应变片传感器采集应变片电压信号， 每个叶片的机翼上均安装有若干应变 片传感器， 若干所述应 变片传感器沿所述机翼的翼展方向均匀间隔设置 。 3.根据权利要求2所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述前置 处理指通过所述信号处理电路对所述应变片电压信号依 次进行放大、 滤波， 获取所述处理 应变片电压信号。 4.根据权利要求3所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S3中， 叶片的应 变值计算方式为： 其中， U为应 变片电压信号， U0为处理应变片电压信号， K为系数。 5.根据权利要求4所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S4中， 计算运行 叶片对应应变监测位置的等效疲劳挥舞弯矩测试值、 等效疲劳摆振弯矩测试值， 计算公式 为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115406774 A 2其中， Mf： 挥舞弯矩； Me： 摆振弯矩； ε1： 桥路1应变； ε2： 桥路2应变； aij： 比例标定系数； bi： 偏置标定系数。 6.根据权利要求5所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S5中， 将叶片等 效疲劳载荷设计值 转化为1Hz下等效疲劳载荷， 转 化公式为： 其中， Req为十分钟时序1Hz等效载荷； Ri为载荷谱第i个区间； ni为对应范围值次数； m 为材料S‑N曲线斜率， 环氧树脂玻璃纤维叶片， 取m＝10 。 7.根据权利要求6所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S6中， 所述偏差 D1的计算方式为： 所述偏差D2的计算方式为： 其中， D1为等效疲劳挥舞弯矩测试值与挥舞弯矩设计值的比值； Req1为挥舞弯矩设计 值； D2为等效疲劳摆 振弯矩测试值与摆 振弯矩设计值的比值； Req2为摆 振弯矩设计值。 8.根据权利要求7所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 步骤S7中， 所述预设 比例阈值 为+10％～ ‑10％。 9.根据权利要求1或8所述的风力机 叶片应变监测方法， 其特征在于， 所述远程终端包 括用户登录模块、 帮助模块、 显示模块、 参数设置模块、 存储模块， 所述用于 登录模块用于用 户登录系统； 所述帮助模块用于对系统中各通道参数如何设置进行解释； 所述显示模块包括所述显示屏， 所述显示屏显示内容还包括： 叶片当前各应变监测点 的应变片传感器分布、 载荷分布、 偏差D1、 偏差D2； 所述参数设置模块用于对系统相关参数进行设置； 所述存储模块用于对应变片电压信号、 处理应变片电压信号、 叶片健康状态、 应变片传 感器分布、 载荷分布、 偏差D1、 偏差D2进行存 储。 10.根据权利要求9所述的风力机叶片应变监测方法， 其特征在于， 小型风力机每支叶 片安装3～5个应变片传感器， 中型风力机每支叶片安装5～8个应变片传感器， 大型风力机 每支叶片安装8～12个 应变片传感器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115406774 A 3