Page 161 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

第五章 风力发电机组故障诊断与维护

声发射技术的检测效果比较差，但是它能够有效地检测到风力机叶片的早期轻微
机械损伤，对风力机叶片起到预防和及时维护的效果，对于实现风力发电机组的
安全稳定运行具有十分重要的意义。

5. 光纤光栅检测技术
光纤光栅检测技术是通过光纤光栅传感器来监测风力机叶片的温度、应变、
压力等变化来诊断风力机叶片的健康情况。陈娟子基于光纤布拉格光栅传感原理，
并结合时分复用和波分复用技术，成功实现了叶片的准分布式应变监测；李俊一

等提出基于光纤光栅的叶片检测系统，可以对风力机叶片的轴向及径向应变进行
实时监测；TYLER 等提出一种基于光纤光栅的风力机转子结构健康实时监测分
布式应变传感系统，并验证了传感系统对转子结构健康状况的实时监测能力；李
继超针对风力发电桨叶安全运行的实际需求，采用分布式光纤光栅传感技术对风

力机桨叶结构、覆冰进行了实时监测，实现了风力机叶片故障的早期快速预警。
通过上述 5 种无损检测技术的对比分析，发现它们均与材料类型、产品制造
工艺、运行环境、地理位置等密切相关。上述 5 种检测技术都可以对叶片的缺陷
进行有效检测，通过对各种损伤检测数据的分析整理，可以更加深入地了解叶片

的损伤状态。目前，风机叶片的故障率逐年增加，对叶片进行损伤故障检测已经
变得刻不容缓，单一的检测技术已经无法满足对叶片损伤故障检测的要求，因此
可以采用多种损伤检测技术相结合的方式对叶片进行综合检测。
风力机叶片的缺陷和故障是风力发电机组安全运行的重大隐患之一。随着风

力发电机种类和数量的不断增加，风力机叶片的故障率也在逐年增加，因此对风
力机叶片进行损伤检测和故障诊断就变得十分重要。现有的各种检测方法各有优
缺点，都存在一些关键问题和技术难点没有解决，如何将这些问题得到解决，将
成为未来的主要研究方向。

根据当前发展趋势，未来风力机叶片检测技术和故障诊断的研究热点将围绕
以下 3 方面进行：第一，采用多种检测技术相结合的方式对风力机叶片进行实时
监测，以延长各部件的运行寿命，提高风电机组的发电效率，预防重大安全事故
的发生。第二，将人工智能应用于风力发电机叶片状态监测和故障诊断。充分考

虑各种人工智能模式诊断的优点，将若干技术综合起来进行风力机叶片故障的检
测与诊断，提出基于应变测量信号无线传输的风力机叶片故障检测系统，利用无
线信号传感器，形成一种集监测、预测以及诊断为一体的混合式风力机叶片故障

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