1.產品概況

近年來，風機容量不斷增加，葉輪直徑、葉片長度也朝著更大更長的方向發展。進而使機組重量也逐漸增加。并且由于風剪切、湍流、塔影、風突變等問題，極易導致葉輪面的氣動載荷不均衡，增加葉片、傳動系、塔架等大部件的疲勞與極限載荷，導致葉片與塔架凈空減小，此時極易導致葉片掃塔問題的發生。嚴重時可能會發生倒塔事故。因此，如何通過控制的手段降低極限載荷和增加凈空已經成為限制大葉輪直徑機組開發及塔架減重的重點與難點。

葉片載荷的測量可在以下應用場景進行應用：

1）IPC獨立變槳控制：由于風剪切、塔影效應、湍流等外界存在因素的影響，葉輪面內的氣動載荷不均衡，導致葉片、傳動系、塔架等部件疲勞與極限載荷增加。則可以通過IPC獨立變槳控制的手段降低極限載荷，而葉片載荷測量技術作為IPC前端的輸入

2) 葉片防掃塔、防倒塔控制保護：由于葉片逐漸變大、逐漸變柔，葉片超極限載荷后引起的掃塔、倒塔事故頻繁發生，對葉片載荷的監測，當機組葉片載荷超過安全閾值后，進行預警，提高機組的安全性。降低由于氣動環境因素導致的整機安全事故的發生，避免重大經濟損失。 

3) 葉輪不平衡監測：由于機組在前期吊裝過程中存在葉片零刻度線誤差問題，部分機組在運行過程中會存在葉輪不平衡現象。葉輪不平衡會增加機組的極限載荷及疲勞載荷。通過對葉片載荷的監測，可對葉輪不平衡問題進行識別。

4) 壽命評估：對風機的葉片載荷的測量，實現對風機剩余疲勞壽命的評估及預測，對風機控制調度進行有效優化，延長機組服役期限，可實現風電場最高經濟效益。

  2.系統原理

葉片載荷監測系統每支葉片葉根安裝3支光纖載荷傳感器，測量風機葉片的應變。光纖載荷傳感器測得的應變數據通過尾端光纖進入光纖接線盒。通過接線盒與輪轂監測柜的連接光纖，傳遞給安裝于輪轂監測柜中的光纖解調儀，將光信號解調為電信號。解調儀的輸出信號通過CANopen或RS485總線傳遞給輪轂邊緣采集單元中，輪轂邊緣采集單元將載荷傳感器信號通過無線接入到風機環網，最終傳遞給上位機系統。上位機系統進行載荷計算、展示、預警及存儲。

圖 1 葉片載荷監測系統拓撲圖