风电叶片光纤监测系统主要实现四大功能:风机运行载荷监测、动平衡监测、覆冰监测、叶片损伤监测,监测结果为预警、停机、检测、维护、调节、设计反馈提供依据,如图1所示。
叶片运行载荷监测:叶片在风场运行情况下的理论载荷可通过风电叶片载荷计算软件,同时进行载荷标定,建立应变载荷方程,以推算叶片在风场实际承受载荷情况。
风机运行平衡监测:根据各叶片之间受载的不平衡梁,推算叶片运行的动平衡数据,进而可测量偏航角度的改变、风剪切和叶片局部质量增加对风机出力的影响。
覆冰监测:覆冰会引起叶片局部应力水平和温度的改变,通过监测局部应力与温度,并与其它各点和历史数据进行比较,可做出覆冰判断。
损伤监测:实时显示出叶片结构的变化如叶片结构薄弱部位断裂及叶片动力特性的变化,防止叶片损坏区域扩大化。
2 传感器及解调仪表布局研究
监测系统主要由光纤光栅传感器、光纤解调仪表、数据存储&远程传输系统、数据处理&显示管理、安全预告&维修管理几部分组成,数据处理的依据由载荷方程和损伤模型提供。如图2所示。