一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置

本技术涉及风能发电机检测，具体涉及一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置。

背景技术：

1、风能发电机是将风能转换为机械功、机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，随着现代对电能的依赖和对新能源的利用，降低化石能源的消耗，现在风能发电机得到广泛的应用，在使用时建立风场，且为了方便进行管理，现在的风场往往采用数字孪生系统，进行管理。

2、数字孪生能够增强视觉感知的方式，人类视觉对于以数字、文本等形式存在的非形象化信息的直接感知能力远远落后于对于形象化视觉符号的理解，在现在风力发电厂中得到广泛的使用。且在风力发电机的使用时，扇叶作为主要受风面，在长时间的使用时，为了保证使用的稳定性，需要进行定期进行检测，避免扇叶中产生裂纹，存在安全隐患，

3、相关领域现有技术如专利cn113740258a，一种风力发电叶片裂纹检测系统及其检测方法，当前叶片处于第一检测区域时，摄像机获取当前叶片的第一检测面；当前叶片处于第二检测区域时，摄像机获取当前叶片的第二检测面和第四检测面；当前叶片处于第三检测区域时，摄像机获取当前叶片的第三检测面，避免出现因光线不好造成的获取不全或者精度不高的现象。如专利cn103901111a，一种风力发电机组叶片的无损检测系统及方法，包括：声发射传感器单元、声发射前置放大及滤波单元、声发射数据采集单元和数据处理显示单元，及时检测叶片的损伤。如专利cn104568968b，一种风力发电机叶片在位裂纹检测方法及系统，利用光纤光栅传感器获得风力发电机叶片加载不同载荷情况状态下的静态响应，计算加载不同静态载荷时风力发电机叶片静态响应之间的卡方分布曲线，对卡方分布曲线进行多项式重构，获得重构曲线，使用重构最优累积理论对其进行信息融合，获得其信息融合度曲线，识别风力发电机叶片裂纹的位置。

4、然而在这些现有技术进行使用时，当风能发电机进行安装完成后，在运行状态下对于扇叶检测存在较大的不便，且在进行检测完成后，无法进行直观的显示裂纹位置，导致不方便进行定位，对于风电场中的故障扇叶，不便于进行处理。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置，便于在风能发电机运行状态下对风能发电机扇叶进行检测，能够直观的显示裂纹位置，方便使用，降低风能发电机在存在安全隐患的状态下运行的风险。

2、为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

3、一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置，包括无人机巢、控制单元、超声波探伤仪、导电滑环、线缆、数据采集组件和数字孪生系统；

4、所述的无人机巢的内部放置有能够从其中飞出的无人机采集端；

5、所述的超声波探伤仪的输入端连接导电滑环，所述的导电滑环上安装有若干发射状的线缆，在各个线缆上分布有数据采集组件；所述的线缆在导电滑环上均匀布置且线缆的数目与风能发电机扇叶的数目相对应，所述的导电滑环套在风能发电机轴上，所述的线缆固定于风能发电机扇叶上；

6、所述的无人机巢和超声波探伤仪的输出端分别连接控制单元；

7、所述的控制单元与数字孪生系统信号连接。

8、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

9、进一步地，所述的超声波探伤仪的输入端通过连接线连接导电滑环；所述的数据采集组件在线缆上成阵列均匀布置。

10、进一步地，所述的导电滑环套在风能发电机的外侧轴端，在风能发电机的外侧轴端安装一固定挡件，所述的固定挡件的直径大于导电滑环的直径。

11、进一步地，所述的无人机巢下端固定安装有安装板，所述的安装板固定安装在风能发电机的机座上端。

12、作为优选的方案，所述的无人机巢顶部设有可打开的舱门，所述的舱门上端固定安装有太阳能电池板。

13、作为优选的方案，所述的无人机巢的外部一侧固定安装有防护壳，所述的超声波探伤仪固定安装在防护壳的内部。

14、进一步地，所述的数据采集组件包括固定壳和采集探头，固定壳安装在线缆上，采集探头安装在固定壳中。

15、进一步地，所述的固定壳的两侧安装有安装耳，固定壳通过两侧的安装耳安装在线缆上。

16、进一步地，所述的固定壳的内侧在采集探头的周围设有密封垫，固定壳通过密封垫压紧在风能发电机扇叶上，所述的采集探头贴合在风能发电机扇叶叶面。

17、进一步地，所述的控制单元包括控制板及与控制板信号连接的无线通讯模块、信息储存模块和延时控制模块，延时控制模块分别与无人机巢和超声波探伤仪信号连接；无人机巢和无人机采集端信号连接，无人机采集端通过无线通讯模块分别与延时控制模块、控制单元信号连接；信息储存模块和延时控制模块与无线通讯模块信号连接，无线通讯模块与数字孪生系统信号连接。

18、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

19、本实用新型的数字孪生风能发电机裂纹检测装置通过采用超声波探伤仪对隐伤进行检测，并通过无人机采集端对扇叶的表面进行影像采集，通过控制单元将超声波探伤仪检测和无人机采集端采集的信息传输至数字孪生系统中，当风能发电机扇叶存在故障时，能够直观的显示故障位置，方便进行定位，以便进行及时处理，且在进行检测时，便于进行自动化控制，方便使用。

技术特征：

1.一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：包括无人机巢(1)、控制单元(3)、超声波探伤仪(4)、导电滑环(5)、线缆(6)、数据采集组件(7)和数字孪生系统；

2.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的超声波探伤仪(4)的输入端通过连接线(12)连接导电滑环(5)；所述的数据采集组件(7)在线缆(6)上成阵列均匀布置。

3.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的导电滑环(5)套在风能发电机的外侧轴端，在风能发电机的外侧轴端安装一固定挡件，所述的固定挡件的直径大于导电滑环(5)的直径。

4.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的无人机巢(1)下端固定安装有安装板(8)，所述的安装板(8)固定安装在风能发电机的机座上端。

5.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的无人机巢(1)顶部设有可打开的舱门(9)，所述的舱门(9)上端固定安装有太阳能电池板(10)。

6.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的无人机巢(1)的外部一侧固定安装有防护壳(11)，所述的超声波探伤仪(4)固定安装在防护壳(11)的内部。

7.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的数据采集组件(7)包括固定壳(701)和采集探头(702)，固定壳(701)安装在线缆(6)上，采集探头(702)安装在固定壳(701)中。

8.根据权利要求7所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的固定壳(701)的两侧安装有安装耳(703)，固定壳(701)通过两侧的安装耳(703)安装在线缆上。

9.根据权利要求7所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的固定壳(701)的内侧在采集探头(702)的周围设有密封垫(704)，固定壳(701)通过密封垫(704)压紧在风能发电机扇叶上，所述的采集探头(702)贴合在风能发电机扇叶叶面。

10.根据权利要求1所述的数字孪生风能发电机裂纹检测装置，其特征在于：所述的控制单元(3)包括控制板(301)及与控制板(301)信号连接的无线通讯模块(302)、信息储存模块(303)和延时控制模块(304)，延时控制模块(304)分别与无人机巢(1)和超声波探伤仪(4)信号连接；无人机巢(1)和无人机采集端(2)信号连接，无人机采集端(2)通过无线通讯模块(302)分别与延时控制模块(304)、控制单元(3)信号连接；信息储存模块(303)和延时控制模块(304)与无线通讯模块(302)信号连接，无线通讯模块(302)与数字孪生系统信号连接。

技术总结
本技术涉及一种数字孪生风能发电机裂纹检测装置，包括无人机巢、控制单元、超声波探伤仪、导电滑环、线缆、数据采集组件和数字孪生系统；无人机巢的内部放置有能够从其中飞出的无人机采集端；超声波探伤仪的输入端连接导电滑环，导电滑环上安装有若干发射状的线缆，在各个线缆上分布有数据采集组件；导电滑环套在风能发电机轴上，线缆固定于风能发电机扇叶上；无人机巢和超声波探伤仪的输出端分别连接控制单元；控制单元与数字孪生系统信号连接。本技术便于在风能发电机运行状态下对风能发电机扇叶进行检测，能够直观的显示裂纹位置，方便使用，降低风能发电机在存在安全隐患的状态下运行的风险。

技术研发人员：胡兴柳,马尹琪,范虹宇
受保护的技术使用者：金陵科技学院
技术研发日：20230816
技术公布日：2024/3/11