1.一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于:所述装置包括风力机支架(1)、可调转速驱动模块(2)、风力机叶片(3)、风力机尾翼(4)、叶片振动监测模块(5)、叶片可视化模块(6)、气象参数采集模块(7)、空气压缩机(8)、流量调节阀(9)、控制系统(10)、控制信号(11)和数据采集信号(12),其中
2.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述叶片振动监测模块(5)包括第一振动传感器(501)、第二振动传感器(502)、第三振动传感器(503)、振动信号传输线(504)、振动信号采集器(505)、振动信号存储器(506)、移动电源(507)和保温防护罩(508);其中,叶片振动监测模块(5)中每一个振动传感器分别对应一个风力机的叶片,三个振动传感器安装在距叶片叶尖三分之一至五分之一处,随叶片一起旋转,叶片振动监测模块(5)固定在风力机中心,也和叶片一起旋转。
3.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述叶片可视化模块(6)包括相机(601)、脉冲光源(602)、信号探测器(603)和信号发生器(604),所述相机(601)位于叶片可视化模块(6)的最前端,且相机(601)与脉冲光源(602)、信号探测器(603)齐平布置,所述信号发生器(604)位于相机(601)的后方并接收信号探测器(603)发出的信号,同时信号发生器(604)发出触发信号给相机(601)和脉冲光源(602),由脉冲光源(602)发光时相机(601)记录被照亮叶片的图像。
4.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述叶片可视化模块(6)分为若干组,相机(601)聚焦于最先结冰的叶片前缘,通过多组布置拼接记录整个叶片前缘图像或前缘结冰图像。
5.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述叶片可视化模块(6)中信号探测器(603)用于探测叶片的位置,当叶片前缘进入相机(601)拍摄视场时,信号探测器(603)被触发,将信号传递给信号发生器(604),信号发生器(604)接收信号后给脉冲光源(602)信号让其发光,照亮拍摄视场,同时信号传递至相机(601),相机(601)进行捕捉拍摄,记录叶片表面结冰状态或涂层表面状态。
6.根据权利要求3所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述叶片可视化模块(6)还包括高压空气接口(605)、均流室(606)、内层气体均流格栅(607)、内层压缩空气保护气膜(608)和外层压缩空气保护气膜(609),所述高压空气接口(605)的一侧与流量调节阀(9)相连,另一侧分别与均流室(606)、内层气体均流格栅(607)连通,为了避免叶片可视化模块(6)中相机(601)镜头在结冰气象条件下结冰影响观测,设计内、外层压缩空气流道,形成内层压缩空气保护气膜(608)和外层压缩空气保护气膜(609),且可以通过调节压缩空气流量调节阀(9)的开度,调节保护气膜刚性。
7.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述控制系统(10)分析无结冰气象条件下涂层的外观形貌,得到涂层的老化寿命特征,在结冰气象条件下记录叶片结冰形态和振动信号,得到有/无涂层叶片结冰形貌特征和振动特征。
8.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,所述控制系统(10)根据叶片可视化模块(6)记录的叶片结冰形貌计算叶片上结冰的质量,计算公式如下:
9.根据权利要求1所述的一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的装置,其特征在于,根据叶片结冰质量数据从而定量评估涂层的性能,结合叶片振动的特征频率数据,从而标定叶片结冰质量与叶片特征频率的关系式:
10.一种在线监测风机结冰特性及除冰涂层性能的方法,其特征在于,使用权利要求1~9任一权利要求所述的一种在线监测风力机结冰特性及除冰涂层性能的装置,包括如下步骤: