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一种叶片检测装置及其检测方法

阅读:130发布:2023-02-27

专利汇可以提供一种叶片检测装置及其检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 风 电 叶片 检测装置及其检测方法,所述检测装置包括索杆混联式检测平台、带动所述检测平台 水 平移动的行走机构以及 控制器 ,所述检测平台包括平台底座、设置于所述平台底座上的定平板以及通过 液压缸 和至少三条绳索与所述定平板相连的动平板,所述动平板和定平板的 板面 相对,所述液压缸的两端分别通过球铰连接于所述定平板和所述动平板的中心 位置 ,所述定平板的端部均布有 绞盘 ,所述绳索的一端缠绕在所述绞盘上,所述绳索的另一端通过球铰连接于所述动平板上对应的端部位置。本发明装置 工作空间 扩大,惯性小,易拆卸,可重组,运动更加灵活,使用方便。,下面是一种叶片检测装置及其检测方法专利的具体信息内容。

1.一种叶片检测装置,其特征在于,包括索杆混联式检测平台、带动所述检测平台平移动的行走机构以及控制器,所述检测平台包括平台底座、设置于所述平台底座上的定平板以及通过液压缸和至少三条绳索与所述定平板相连的动平板,所述动平板和定平板的板面相对,所述液压缸的两端分别通过球铰连接于所述定平板和所述动平板的中心位置,所述定平板的端部均布有绞盘,所述绳索的一端缠绕在所述绞盘上,所述绳索的另一端通过球铰连接于所述动平板上对应的端部位置;所述绞盘分别连有绳索驱动电机,所述动平板上设有超声检测仪,所述绳索驱动电机、所述液压缸的驱动元件以及所述行走机构均与所述控制器相连。
2.根据权利要求1所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述绳索为三条,分别为第一绳索、第二绳索和第三绳索,所述第一绳索、第二绳索和第三绳索分别对应第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘,所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘分别连接第一绳索驱动电机、第二绳索驱动电机和第三绳索驱动电机;所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘的中心距离相等且按等边三形的形式排布在三个顶点位置,所述第一绳索、第二绳索和第三绳索与所述动平板相接的三个球较的中心距离相等且排布在一对应等边三角形的三个顶点位置,所第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘之间的中心距离大于所述第一绳索、第二绳索和第三绳索端部球铰之间的中心距离,所述液压缸两端的球铰分别位于两等边三角形的中心位置。
3.根据权利要求2所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述第一绞盘位于所述定平板的上端中间位置,所述第二绞盘和第三绞盘分别位于定平板的下端两侧边缘位置,所述第一绳索的强度大于所述第二绳索和第三绳索的强度,所述第一绳索驱动电机的功率大于所述第二绳索驱动电机和第三绳索驱动电机的功率。
4.根据权利要求2所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘的中心的连线所形成的等边三角形的每条高都垂直于其对应顶点所在绞盘的轴心线,所述绳索驱动电机的轴心线与其对应的绞盘的轴心线重合。
5.根据权利要求1所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述绳索驱动电机均配置有减速器,所述球铰均通过球铰支座连接于所述定平板或动平板上。
6.根据权利要求1所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述超声检测仪固定设于所述动平板的前侧板面上,所述超声检测仪的中心位于所述液压缸的轴心线上。
7.根据权利要求1所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述行走机构包括承载所述检测平台的小车以及轨道,所述小车置于所述轨道上并沿轨道水平移动;所述小车包括车架、小车驱动电机和车轮,所述小车驱动电机与所述控制器相连。
8.根据权利要求7所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述小车的后端设有后轴,所述后轴的两端设有车轮,所述后轴上还设有后轴链轮,所述小车驱动电机的输出轴键连接一电机链轮,所述电机链轮通过皮带与所述后轴链轮相连并通过带动后轴链轮来驱动所述后轴上的车轮转动。
9.根据权利要求7或8所述的风电叶片检测装置,其特征在于,所述小车的前端设有前轴,所述前轴的两端设有车轮,所述小车驱动电机配设有减速器,所述车架的底部设有立座式轴承,所述前轴和后轴均通过立座式轴承与车架相连;所述小车底部设有万向球,所述万向球紧贴轨道内侧。
10.一种风电叶片的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、设置权利要求1-9所述任一风电叶片检测装置,检测装置初始时,各绳索的放出长度相等,定平板和动平板的板面平行;
b、通过控制器对检测装置各部件进行驱动和控制,主要包括以下步骤:
b-1、驱动所述行走机构到达叶片的待检测区域
b-2、驱动所述液压缸,使液压缸推动动平板和超声检测仪贴向叶片的待检测区域,同时逐渐拉紧位于上端的绳索、放松位于下端的绳索,使动平板在绳索的配合拉自下而上贴合叶片移动并进行检测,或者逐渐放松位于上端的绳索、拉紧位于下端的绳索,使动平板在绳索的配合拉力下自上而下贴合叶片移动并进行检测;
b-3、在检测时,根据需要可调节位于左右两端的绳索对动平板的左右位置进行微调和定位
b-4、待局部区域检测完成后,驱动所述行走机构水平向前移动,从而带动检测平台进行下一区域的检测,直至叶片全部检测完毕。

说明书全文

一种叶片检测装置及其检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风电叶片检测领域,具体地说是一种风电叶片检测装置及其检测方法。

背景技术

[0002] 风能作为可再生资源,有着良好的发展前景,具有很大的潜成为未来能源结构的重要组成部分。风机叶片作为捕获风能的装置,是风电机组的重要组成部分,其性能好坏直接影响风电系统的运行和效率。
[0003] 目前,对于风电叶片的无损检测方法主要有X射线声波、光纤传感器、红外热成像检测技术等,其中,X射线检测技术由于受叶片尺寸的限制,还未广泛地应用于叶片的全尺寸检测;光纤传感器由于自身性能稳定性及价格方面的问题,其在具体应用中受到很大的限制;红外热成像检测技术虽然操作简便,但光线的照射以及叶片表面温差较小等因素都会对检测结果造成不利影响,对于缺陷的检出和定性分析有一定难度。超声波检测技术因其具有检测对象范围广、检测深度大,缺陷定位准确、速度快以及便于现场使用等特点,已成为国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检技术。
[0004] 超声波静态检测方法可以检测出叶片服役前存在的各种缺陷,现有的检测装置一般由纯刚性金属组成的框架,且装置搭载大型超声检测探头,体积、重量大,专利文件(申请号201420125659.5)中公开了一种搭载大型超声波检测机构的检测装置,该装置还包括机架、倾斜传送机构、升降支托机构、吸盘安装架、伸缩安装轴、固定吸盘、调节升降轴、滑轨等结构,在检测时,需将风电叶片通过倾斜传送机构传送至机架上,不仅操作不方便,且超声检测机构运动不灵活、惯性大并且拆卸困难,成本较高。专利文件(申请号201610831733 .9)公开了一种风电叶片的超声无损检测臂装置,专利文件(申请号201610831295  .6)公开了配置上述检测臂的检测装置,该装置均由刚性材料组成,并配合升降机构实现叶片的检测,其结构较为复杂,成本高且机构运动不灵活,使用不方便。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一就是提供一种风电叶片检测装置,以解决现有检测装置运动不灵活、成本高以及使用不方便的问题。
[0006] 本发明的目的之二就是提供一种利用风电叶片检测装置进行检测的方法。
[0007] 本发明的目的之一是这样实现的:一种风电叶片检测装置,包括索杆混联式检测平台、带动所述检测平台平移动的行走机构以及控制器,所述检测平台包括平台底座、设置于所述平台底座上的定平板以及通过液压缸和至少三条绳索与所述定平板相连的动平板,所述动平板和定平板的板面相对,所述液压缸的两端分别通过球铰连接于所述定平板和所述动平板的中心位置,所述定平板的端部均布有绞盘,所述绳索的一端缠绕在所述绞盘上,所述绳索的另一端通过球铰连接于所述动平板上对应的端部位置;所述绞盘分别连有绳索驱动电机,所述动平板上设有超声检测仪,所述绳索驱动电机、所述液压缸的驱动元件以及所述行走机构均与所述控制器相连。
[0008] 所述绳索为三条,分别为第一绳索、第二绳索和第三绳索,所述第一绳索、第二绳索和第三绳索分别对应第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘,所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘分别连接第一绳索驱动电机、第二绳索驱动电机和第三绳索驱动电机;所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘的中心距离相等且按等边三形的形式排布在三个顶点位置,所述第一绳索、第二绳索和第三绳索与所述动平板相接的三个球较的中心距离相等且排布在一对应等边三角形的三个顶点位置,所第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘之间的中心距离大于所述第一绳索、第二绳索和第三绳索端部球铰之间的中心距离,所述液压缸两端的球铰分别位于两等边三角形的中心位置。
[0009] 所述第一绞盘位于所述定平板的上端中间位置,所述第二绞盘和第三绞盘分别位于定平板的下端两侧边缘位置,所述第一绳索的强度大于所述第二绳索和第三绳索的强度,所述第一绳索驱动电机的功率大于所述第二绳索驱动电机和第三绳索驱动电机的功率。
[0010] 所述第一绞盘、第二绞盘和第三绞盘的中心的连线所形成的等边三角形的每条高都垂直于其对应顶点所在绞盘的轴心线,所述绳索驱动电机的轴心线与其对应的绞盘的轴心线重合。
[0011] 所述绳索驱动电机均配置有减速器,所述球铰均通过球铰支座连接于所述定平板或动平板上。
[0012] 所述超声检测仪固定设于所述动平板的前侧板面上,所述超声检测仪的中心位于所述液压缸的轴心线上。
[0013] 所述行走机构包括承载所述检测平台的小车以及轨道,所述小车置于所述轨道上并沿轨道水平移动;所述小车包括车架、小车驱动电机和车轮,所述小车驱动电机与所述控制器相连。
[0014] 所述小车的后端设有后轴,所述后轴的两端设有车轮,所述后轴上还设有后轴链轮,所述小车驱动电机的输出轴键连接一电机链轮,所述电机链轮通过皮带与所述后轴链轮相连并通过带动后轴链轮来驱动所述后轴上的车轮转动。
[0015] 所述小车的前端设有前轴,所述前轴的两端设有车轮,所述小车驱动电机配设有减速器,所述车架的底部设有立座式轴承,所述前轴和后轴均通过立座式轴承与车架相连;所述小车底部设有万向球,所述万向球紧贴轨道内侧。
[0016] 所述超声检测仪为便携式超声检测仪。
[0017] 本发明的目的之二是这样实现的:本发明提供了利用上述检测装置对风电叶片进行检测的方法,其步骤如下:
a、设置权利要求1-9所述任一风电叶片检测装置,检测装置初始时,各绳索的放出长度相等,定平板和动平板的板面平行;
b、通过控制器对检测装置各部件进行驱动和控制,主要包括以下步骤:
b-1、驱动所述行走机构到达叶片的待检测区域
b-2、驱动所述液压缸,使液压缸推动动平板和超声检测仪贴向叶片的待检测区域,同时逐渐拉紧位于上端的绳索、放松位于下端的绳索,使动平板在绳索的配合拉力下自下而上贴合叶片移动并进行检测,或者逐渐放松位于上端的绳索、拉紧位于下端的绳索,使动平板在绳索的配合拉力下自上而下贴合叶片移动并进行检测;
b-3、在检测时,根据需要可调节位于左右两端的绳索对动平板的左右位置进行微调和定位;
b-4、待局部区域检测完成后,驱动所述行走机构水平向前移动,从而带动检测平台进行下一区域的检测,直至叶片全部检测完毕;
c、观察叶片区域缺陷的扫描波形图,或者将实际检测图与标准构件的图谱进行比较,确认叶片的检测结果。
[0018] 本发明具有以下优点:1、本发明引入牵引绳索结构,通过四条分支的直线驱动,可实现动平板(即便携式超声检测仪)的多维空间运动。本装置可实施的工作空间扩大,惯性小,易拆卸,可重组,运动更加灵活,可以快速精确到达叶片某一具体区域,更好地使扫描设备与风电叶片的曲面相贴合,充分满足超声无损检测所需要的基本条件,且装置结构简单、成本低,避免了现有纯刚性结构运动不灵活,不易控制,成本高等缺点。
[0019] 2、通过小车等行走机构带动检测平台进行水平方向位置移动,保证了实现快速全方位的检测;小车驱动电机都带有减速器,使检测装置整体更易控制;车架底部装有万向球,与轨道相接触,防止检测装置整体侧翻,稳定性和安全性能好。
[0020] 3、动平板上装有便携式超声检测仪,避免了大型超声探头的使用,节约了成本;整个检测装置可实现自动化控制,实现了检测的自动化,提高了检测效率,可用于检测叶片出厂后到安装前所存在的质量问题。
[0021] 4、本发明检测方法实现了自动化,节省了人力,可进行叶片全尺寸检测,也可根据需要对局部区域进行单独检测,较为方便灵活。附图说明
[0022] 图1为本发明检测装置的总体工作示意图。
[0023] 图2为本发明检测装置的结构示意图。
[0024] 图3为本发明检测装置中动平板的结构示意图。
[0025] 图4为本发明检测装置中定平板的结构示意图。
[0026] 图5为本发明检测装置中小车的结构示意图。
[0027] 图6为本发明检测装置向左微调时的工作状态图。
[0028] 图7为本发明检测装置检测叶片上部时的工作状态图。
[0029] 图中:1、检测平台,2、平台支撑架,3、车架,4、轨道,5、叶片,6、超声检测仪,7、动平板,8、球铰,9、挂钩,10、第一绳索,11、第二绳索,12、第三绳索,13、液压缸,14、定平板,15、平台底座,16、小车驱动电机,17、车轮,18、立座式轴承,19、前轴,20、第一绞盘,21、第一绳索驱动电机,22、第二绳索驱动电机,23、第三绳索驱动电机,27、联轴器,25、U型螺栓,26、球铰支座,27、第二绞盘,28、电机固定板,29、电机底座,30、后轴,31、后轴链轮,32、电机链轮,33、皮带,34、平键,35、万向球,36、第三绞盘。

具体实施方式

[0030] 如图1-5所示为本发明检测装置公开的一个实施例
[0031] 本实例中检测装置结构包括索杆混联式检测平台1、带动检测平台1水平移动的小车、轨道4以及控制器,检测平台1包括平台底座15、竖直固定于平台底座15上的定平板14以及通过液压缸13和三条绳索与定平板14相连的动平板7,动平板7和定平板14的板面相对;三条绳索分别为第一绳索10、第二绳索11和第三绳索12,定平板14的端部均布有三个绞盘,分别为第一绞盘20、第二绞盘27和第三绞盘36,第一绳索10、第二绳索11和第三绳索12的一端缠绕在各自对应的绞盘上,另一端通过球铰8连接于动平板7上对应的端部位置,三条绳索的端部与球铰8之间通过位于球铰8上的挂钩9相连。
[0032] 定平板14上的第一绞盘20、第二绞盘27和第三绞盘36的中心构成一等边三角形A1B1C1的三个顶点,第一绳索10、第二绳索11和第三绳索12与动平板7相接的三个球铰8的中心对应构成一等边三角形A2B2C2的三个顶点,等边三角形A1B1C1的边长大于等边三角形A2B2C2的边长,即第一绞盘20、第二绞盘27和第三绞盘36之间的中心距离大于第一绳索10、第二绳索11和第三绳索12端部球铰8之间的中心距离,液压缸13的两端分别通过球铰8连接于定平板14和动平板7的中心位置,即液压缸13两端的球铰8分别位于等边三角形A1B1C1和等边三角形A2B2C2的中心位置。
[0033] 动平板7上设有便携式超声检测仪6,超声检测仪6通过U型螺栓25固定接于动平板7的前侧板面上,超声检测仪6的中心位于液压缸13的轴心线上。
[0034] 第一绞盘20、第二绞盘27和第三绞盘36分别连有第一绳索驱动电机21、第二绳索驱动电机22和第三绳索驱动电机23,三个绳索驱动电机均配置有减速器;绳索驱动电机的轴心线与其对应的绞盘的轴心线重合,第一绞盘20、第二绞盘27和第三绞盘36所形成的等边三角形A1B1C1的每条高都垂直于其对应顶点所在绞盘的轴心线。
[0035] 第一绞盘20位于定平板14的上端中间位置,从而第一绳索10端部的球铰8对应于动平板7的上端中间位置,即两者分别对应于正放的等边三角形A1B1C1和A2B2C2的上端的顶点,第二绞盘27和第三绞盘36分别位于定平板14的下端两侧边缘位置,从而第二绳索11和第三绳索12端部的球铰8分别对应于动平板7的下端两侧边缘位置,即两者分别对应于正放的等边三角形A1B1C1和A2B2C2的下端的两个顶点,第一绳索10的强度大于第二绳索11和第三绳索12的强度,第一绳索驱动电机21的功率大于第二绳索驱动电机22和第三绳索驱动电机23的功率。此设计保证了第一绳索10能够很好的承担液压缸的重力,从而保证装置工作的稳定性。
[0036] 上述球铰8均通过球铰支座26连接于定平板14或动平板7上,上述绳索驱动电机均通过联轴器24与绞盘相连。
[0037] 小车包括车架3、小车驱动电机16和车轮17,小车的车轮17置于轨道4上,小车可沿轨道4水平移动,检测平台1的平台底座15通过平台支撑架2固定于车架3上,小车驱动电机16配置有减速器,小车驱动电机16通过电机固定板28和电机底座29固定于车架3上方,小车驱动电机16的输出轴通过普通平键34连接一电机链轮32;小车的后端设有后轴30,后轴30的两端设有车轮17,后轴30上通过平键连接一后轴链轮31,电机链轮32和后轴链轮31共面,电机链轮32通过皮带33与后轴链轮31相连并通过带动后轴链轮31来驱动后轴上的车轮17转动,进而带动整个小车进行平动。
[0038] 小车的前端设有前轴19,前轴19的两端设有车轮17,车架3的底部设有立座式轴承18,前轴19和后轴30均通过立座式轴承18与车架3相连,前轴19和后轴30与车轮17均通过平键相连接;小车底部设有万向球35,万向球35紧贴轨道4内侧,万向球35可以有效防止小车在工作过程中出现翻车的情况。
[0039] 三个绳索驱动电机、液压缸13的驱动元件以及小车驱动电机16均与控制器相连。
[0040] 本发明提供了利用上述检测装置对风电叶片进行检测的方法,参照图6和7的使用状态图对其检测步骤说明如下:a、设置风电叶片检测装置,检测装置初始时,三条绳索的放出长度相等,定平板14和动平板7的板面平行,液压缸13与动平板7和定平板14所在的平面垂直;
b、通过控制器对检测装置各部件进行驱动和控制,主要包括以下步骤:
b-1、驱动小车到达叶片5的待检测区域;
b-2、驱动液压缸13,使液压缸13推动动平板7和超声检测仪6贴向叶片5的待检测区域,同时逐渐拉紧位于上端的第一绳索10、放松位于下端的第二绳索11和第三绳索12,使动平板7在绳索的配合拉力下自下而上贴合叶片5移动并进行检测,或者逐渐放松位于上端的第一绳索10、拉紧位于下端的第二绳索11和第三绳索12,使动平板7在绳索的配合拉力下自上而下贴合叶片5移动并进行检测;
b-3、在检测时,根据需要可调节第二绳索11和第三绳索12的牵引力,对动平板7的左右位置进行微调和定位;
b-4、待局部区域检测完成后,驱动小车水平向前移动,从而带动检测平台1进行下一区域的检测,直至叶片5全部检测完毕;
c、观察叶片区域缺陷的扫描波形图,或者将实际检测图与标准构件的图谱进行比较,进而检测出风电叶片内部存在的分层、气泡、缺胶等结构缺陷,确保叶片的强度和刚度,为后续风电机组的顺利运行打下坚实的基础
[0041] 检测平台的绳索和液压缸13的长度有限,在局部区域检测完成后,需要小车带动检测平台1进行平动,拉近距离对下一区域进行检测。
[0042] 通过液压缸13与绳索的驱动控制和配合施力,使动平板7即超声检测仪6的位姿发生变化,与风电叶片5的曲面结构相贴合,完成对叶片5的超声无损检测。本发明具有结构简单紧凑,运动学和动力学性能良好,工作空间大等特点,实现了检测过程的自动化,节省了人力。结合工业超声探伤技术,能够实现对风电叶片的静态无损检测,及时发现叶片出厂到服役前叶片所存在的内部缺陷。
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