《风电行业》给风电机组叶片安装“听诊器”

随着国家近年来对绿色能源发展的提倡，风电行业装机容量已位居世界首位。为了提升单机组容量通过增加叶片长度来扩大扫描面积。据资料显示，叶片长度每增加10%，机组捕风能力及发电能力将提升12%。虽然能源捕捉效率大大提升，但是也暴露了目前很多风电场所面临的问题——叶片长度增加会在旋转过程中容易突发叶片断裂情况。

叶片作为捕获风电的重要部件，承担这将风能转化为机械能的关键职责。由于叶片直接暴露在大气中，会受到自然环境雷击和冰雪的破坏，因此成为风力发电机组故障和损伤最严重的部位之一。

叶片主要采用碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）复合材料而制成，制造成本占整个机组制造成本比重大，一单出现严重损坏，将带来昂贵的维修和更换费用，因此对风电叶片缺陷要进行早期缺陷预警。

目前，主流监控设备有可见光摄像、热成像、应变传感器及震动传感器，可以检测出已经发生的缺陷，但是不能提供叶片早期损伤诊断，无法做到有效预防。而声发射技术能够通过分析风电叶片裂纹扩展过程中产生的弹性波信号，实现对裂纹的早期识别和定位。

目前，国内外已经开始采用声发射在线监测技术进行风机叶片监测，并取得了良好的效果。相比于其它监测技术手段，声发射技术具有明显的优势，可解决的核心问题如下：

1.不停机检测叶片损伤

①仅需在安装和拆卸传感器时暂时停机，监测时风机正常运行工作；

②既可以监测叶片外表面的损伤（雷雨、冰冻、前缘侵蚀等），也可对叶片内部损伤进行监测（例如分层、纤维束断裂等）；

③可以判断损伤何时出现，是否随着风电叶片转动而扩展。

2.判断叶片损伤程度

①可以对所有监测的叶片进行危险级别排序；

②将有限的检、维修资源（如人力、费用、时间）用于最危险的叶片；

③根据叶片不同的健康程度，为用户制定检、维修策略，实现叶片完整结构性管理。

采声TCS-BMS风力发电机叶片声发射监测系统

声发射监测系统主要包括硬件及软件两个方面：软件为数据分析报警；硬件包括传感器、放大器、电缆、发射主机等。

采声科技利用声发射设备对风电场叶片进行监测，首先在风机叶片上安装声发射传感器，叶片的损伤处在风机转动过程中发出弹性波，被传感器捕捉到，再经过数据分析和处理，就可以实现对整个风机的叶片进行监测。

三个传感器每个叶片上一个，安装在叶片根部，用专用的固定夹具，需要在安装位置钻孔。主机提供5V电源，内置放大器，低功耗设计保证长期监测运行。

现场安装照片

声发射软件数据处理与分析：

全国风机在线监测云平台-实时动态预警

全国风机在线监测云平台-数据远程调用

声发射技术在风电叶片监测中具有显著优势，特别是在早期预警方面。其高灵敏度、实时性、覆盖范围广、信噪比高等特点，使其成为风电叶片健康监测的重要工具。通过合理布置传感器、优化信号处理算法和结合人工智能技术，可以进一步提高声发射技术在风电叶片监测中的应用效果，为风电行业的安全运行提供有力保障。