一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置

摘要

本发明提供一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，由MEMS传感器（1）、控制器（2）、步进电机（3）、质量块（4）、滑道（5）、丝杠6）组成。本发明是通过控制质量块在风机叶片内的质量分布，从而改变风机叶片的频率，使风机叶片平衡，达到减轻振动的效果。采用本发明的风机叶片振动主动控制系统，有效避免叶片颤振，避免引起风机失效。

权利要求

1.一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，其特征在于：所述的一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置由MEMS传感器（1）、控制器（2）、步进电机（3）、质量块（4）、滑道（5）、丝杠（6）组成；所述的控制器接收MEMS传感器信号，控制步进电机调整质量块在叶片中的相对位置；所述的MEMS传感器放置在风机叶片内部，连接到控制器，测量风机叶片的加速度及振动频率，实时将测得的数据传送到控制器；所述的步进电机放置在风机叶片内腔，与丝杠连接，通过控制步进电机的转动角度，改变质量块在叶片上的位置；所述的滑道固定在风机叶片内，使得质量块在其内部滑动；所述的丝杠放置在滑道内部，一端与滑道的顶端相连，另一端连接到步进电机上，丝杠穿过质量块中心，通过控制步进电机的角度控制丝杠的旋转，从而使质量块在滑道内上下平行移动，改变质量块在叶片中的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，其特征在于：所述的质量块可以是任意金属或非金属。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，其特征在于：所述的装置是控制器接收MEMS传感器的加速度和振动幅度信号，当振动幅度信号接近风机固有频率时，通过PID算法控制步进电机，改变质量块在风机叶片的位置，即改变了风机叶片的质量分布，从而可以改变风机叶片的振动频率。

说明书

一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置

技术领域

[0001] 本发明属于自动识别技术领域，特别涉及一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置。

背景技术

[0002] 随着环境问题和能源问题的日益突出， 风能作为一种可再生、无污染的绿色能源越来越受到人们的关注；风力发电是利用风能的主要形式之一，风机叶片是风机的核心部件， 是风机进行能量转换的重要组成部分，叶片在旋转过程中，当叶片由上方转到下方时，受力改变并且交替变化，以及风的不稳定性，这些都会引起风机的振动；风机叶片的剧烈振动会导致裂纹的产生，如果振动没有有效地控制，有可能造成整个叶片的断裂失效，从而造成巨大的经济损失；因此，叶片的振动控制问题是阻碍风电技术进一步发展的重要阻碍之一。

[0003] 本发明是通过控制风机叶片内部质量块的位置，改变风机叶片的质量分布，从而改变风机叶片的频率，使风机叶片平衡，达到减轻振动的效果；采用本发明的风机叶片振动主动控制系统，有效避免叶片振动，避免引起风机的失效。

发明内容

[0004] 本发明提供一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，由MEMS传感器（1）、控制器（2）、步进电机（3）、质量块（4）、滑道（5）、丝杠（6）组成；本发明是控制风机叶片内部质量块的位置，改变风机叶片的质量分布，从而改变风机叶片的频率，使风机叶片平衡，达到减轻振动的效果；采用本发明的风机叶片振动控制装置，有效避免叶片颤振，避免引起风机失效。

[0005] 所述的控制器接收MEMS传感器信号，控制步进电机调整质量块在叶片中的相对位置。

[0006] 所述的MEMS传感器放置在风机叶片内部，连接到控制器，测量风机叶片的加速度及振动频率，实时将测得的数据传送到控制器。

[0007] 所述的步进电机放置在风机叶片内腔，与丝杠连接，通过控制步进电机的转动角度，改变质量块在叶片上的位置。

[0008] 所述的滑道固定在风机叶片内，使得质量块在其内部滑动。

[0009] 所述的丝杠放置在滑道内部，一端与滑道的顶端相连，另一端连接到步进电机上，丝杠穿过质量块中心，通过控制步进电机的角度控制丝杠的旋转，从而使质量块在滑道内上下平行移动，改变质量块在叶片中的位置。

[0010] 所述的质量块可以是任意金属或非金属。

[0011] 所述的装置是控制器接收MEMS传感器的加速度和振动幅度信号，当振动幅度信号接近风机固有频率时，通过PID算法控制步进电机，改变质量块在风机叶片的位置，即改变了风机叶片的质量分布，从而可以改变风机叶片的振动频率。

[0012] 本发明的有益效果包括如下几点。

[0013] 1.风机叶片在复杂环境下，有效避免叶片颤振，避免引起风机失效。

[0014] 2.结构简单，操作方便，控制精准。

[0015] 3.成本低，性价比高。

[0016] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0017] 图1为本发明所提供的一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置工作流程示意图。

具体实施方式

[0018] 如图1所示，本发明提供一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置，由MEMS传感器（1）、控制器（2）、步进电机（3）、质量块（4）、滑道（5）、丝杠（6）组成。本发明的风机叶片振动控制装置，有效避免叶片振动，避免引起风机失效。

[0019] 本发明一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置是控制器（2）接收MEMS传感器（1）的加速度和振动幅度信号，当振动幅度信号接近风机固有频率时，通过PID算法控制步进电机（3），改变质量块（4）在风机叶片中的位置，同时改变了风机叶片的质量分布，从而可以改变风机叶片的振动频率。

[0020] 风机叶片转动时，控制器（2）接收来自MEMS传感器（1）传来的加速度及振动幅度信号，控制器（2）根据叶片转动的速度以及振幅的大小控制步进电机（3），改变质量块（4）在叶片内的位置，这时控制器（2）继续接收MEMS传感器（1）信号，计算叶片的频率，如果还是接近固有频率，控制器（2）会继续控制步进电机（3）上下调整质量块（4）的位置，进而再次改变叶片的频率，直至叶片频率偏离其固有频率。

[0021] 综上所述，本发明所提供的一种基于MEMS传感器的风机叶片振动检测与控制装置是简易可行的。

[0022] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。