风力发电作为目前最成熟的新能源发电技术正受到越来越多的关注。风电叶片是风力发电机组吸收风能的关键部件,造价占整个机组的23%以上。大型风力发电机组工况复杂恶劣,叶片运行时,所受载荷不定,长期运行的叶片会出现不同程度的裂纹或过度变形,最终引起叶片断裂故障。叶片断裂未及时发现继续运行,将会给机组带来灾难性事故。本文的主要内容是通过对风力发电叶片的断裂机理及断裂方式进行分析和研究。利用有限元软件ANSYS对风电叶片进行模态分析,对比分析各阶模态,寻找叶片易断部位。提出了三种新型的叶片故障检测方法。设计一套叶片故障预警远程控制系统。试验验证了系统的可行性。本课题的主要研究成果包括:(1)调研了风力发电机组结构和叶片气动性能,并对风电叶片的断裂形式和机理进行分析和研究。总结了设备故障诊断与运行状态检测技术的发展进程。(2)利用翼型专用软件Profili、三维建模软件Solidworks、专业网格划分软件Hypermesh和ANSYS完成了叶片的三维建模及叶片的模态分析,得出叶片固有频率及六阶振型。根据六阶振型确定了叶片运行时所受气动力下的振动形式,得出叶片易发生断裂故障位置为叶尖三分之一处。(3)以设备故障诊断与运行状态检测技术为理论依据,提出三种新型风电叶片实时故障检测方法,分别为非接触式叶片故障检测法、叶片预埋介质检测法和针对易断部位叶片检测法。将GSM和无线通讯用于故障报警中,实现了无线通讯。(4)设计一套基于PLC控制单元的远程监控系统,该系统包括以PLC为控制单元的下位机,基于力控组态软件的监控上位机,利用RS485通讯方式实现风场中远程控制。