具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例提供一种风力发电机组的叶片，参见图1所示，该叶片包括：叶片本体1、至少一个变形件2和至少一个变形测量装置3。

变形件2均设于叶片本体1内，变形件2的一端与叶片本体1固定连接，变形件2的另一端与叶片本体1或变形测量装置3固定连接，变形件2可随叶片本体1的形变而变化。

变形测量装置3与叶片本体1固定连接，用于在风力发电机组运行过程中，测量变形件2的变形数据，变形数据用于确定变形件2的长度变化。

本申请的发明人考虑到，随着叶片柔性化与轻量化设计技术的发展，叶片的刚度变小，变形增大，净空减小，为了保证叶片运行的安全和优化叶片设计，对于叶片的真实变形的情况的以及扫塔的预防变得越来越重要。

本申请实施例的变形件2可随叶片本体1的形变而变化，变形测量装置3可以在风力发电机组运行过程中，测量变形件2的变形数据，再根据变形数据确定变形件2的长度变化，变形件2的长度变化即反映了叶片本体的变形情况，从而实现监控叶片本体的变形情况的目的。同时，本申请实施例能够根据叶片本体1的变形情况控制风力发电机组进行相应的处理，可以有效预防叶片扫塔。

本申请实施例的叶片可以是进行叶片生产之前测试叶片的变形情况的监控，然后根据实际的需要和叶片的真实变形情况调整叶片的刚度和质量，使得叶片能够满足在实际风速的作用下工作的同时尽量柔性化与轻量化，柔性化与轻量化的叶片便于安装和降低成本。同时，本申请实施例的叶片也可以是安装在正在运行的风力发电机组上，实时监控叶片本体的变形情况，便于控制风力发电机组进行相应的处理。

在一些实施例中，参见图1所示，至少一个变形件2包括两个变形件2，两个变形件2分别设于叶片本体1的迎风面和背风面，便于监控迎风面和背风面的变形情况，根据迎风面和背风面的变形情况，判断叶片本体1朝靠近塔筒方向变形还是远离塔筒方向变形。

当叶片本体1朝靠近塔筒方向变形时，根据叶片的变形情况，可以调整叶片的变桨角度或控制风力发电机组停止运行。可选地，具体的监控过程包括：获取变形测量装置3的变形数据，根据变形数据确定变形件2的变形长度，确定变形长度是否大于第一预设变形阈值；若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组停止运行，便于预防有效预防叶片扫塔；若变形长度小于第一预设变形阈值，则调整叶片的变桨角度，直至变形长度不小于第二预设变形阈值，第一预设变形阈值大于第二预设变形阈值。

当叶片本体1朝远离塔筒方向变形时，可以控制风力发电机组停止运行，检查和调整偏航方向。

可选地，每个变形件2均对应与一个变形测量装置3连接。

在一些实施例中，参见图2所示，变形测量装置3包括卷轴机构301和读数装置302；卷轴机构301和读数装置302均与叶片本体1的内壁固定连接，变形件2的一端与叶片本体1固定连接；变形件2的另一端与卷轴机构301固定连接，且沿卷轴机构301的周向环绕若干圈后向叶片本体1的叶尖方向延伸。

变形件2的位于叶片长度范围内的部分通过至少一个连接件4与叶片本体1可滑动连接。连接件4的设置可以使得变形件2与叶片本体1接触或贴合，使得变形件2变形的路径固定，便于真实的反映叶片的变形情况。可滑动连接的方式便于变形件2可以从卷轴机构301伸出和回缩后，在叶片本体1上可以滑动，进而在叶片本体1的变形时，使得变形件2位于叶片长度范围内的长度发生变化，实现实时反映叶片本体1的变形情况的目的。

读数装置302，包括滚轮和与滚轮固定连接的计数器，滚轮可转动地压在变形件2上，计数器用于读取滚轮的转动圈数，转动圈数为变形数据。转动圈数与变形件2的伸缩长度相对应，通过转动圈数可以得到变形件2的变形长度，进而反映出叶片本体1的变形情况。

可选地，滚轮和计数器可以是一体的，读数装置302靠近卷轴机构301的变形件2的伸缩出口，滚轮将变形件2的直线移动距离转变为滚轮的转动距离，计数器根据滚轮转动的圈数来计算滚轮实际移动距离。

可选地，以叶片本体1不变形的状态为零点，已知滚轮转动每圈的周长，根据滚轮转动的圈数和变形长度的计算公式，得到变形件2的变形长度。具体地，变形长度＝圈数*滚轮周长。

在一些实施例中，结合图1和图2所示，叶片包括以下至少一项：

变形件2的一端靠近叶片本体1的叶尖处，变形件2的另一端靠近叶片本体1的叶根处，变形件2几乎覆盖叶片本体1的整个长度范围，便于更真实地反映整个叶片的变形情况。

变形测量装置3位于叶片本体1的叶根处的挡板外侧，便于变形测量装置3的检修和安装，这样人员无需打开根部人孔盖板，进入叶片内部检修，可以进入轮毂后在轮毂内查看变形测量装置3，在具体布置上，可以呈0-180度对称放置，这样测量的线路不会穿过人孔盖板等。

变形件2的截面呈扁平状或圆形。变形件2的截面呈扁平状，便于滚轮压在变形件2上，随着变形件2的长度变化而滚动。变形件2的截面呈圆形，滚轮的外缘可以对应设置为内凹状，与变形件2的形状相匹配，便于随着变形件2的滑动而滚动。

变形件2为卷尺201，可以沿卷轴机构301的周向环绕卷曲，然后从卷轴机构301用于卷尺201进出的伸缩扣伸出或回缩。

可选地，作为一种示例，卷尺201的一端连接到叶尖处，另一端位于叶根处，根据实际需要，也可以将位于叶尖处的端头设置在叶片其他位置，例如叶片本体1的70％、50％长度位置等。连接件4可以为马鞍固定夹，卷轴机构301依靠弹力实现卷尺的张紧。

可选地，变形测量装置3的结构类似于智能卷尺，可以测量变形量读数并输出。例如，将Bagel智能卷尺放在需要测量的物体表面进行滑动，滑动的距离就是需要测量的距离，其原理与汽车行驶里程的计数方法一致，根据旋转圈数进行测量。

可选地，当叶片位于模具内时，叶片的变形量为0，变形测量装置3处于初始状态，转动圈数为0。

在一些实施例中，结合图2和图3所示，变形件2的两端均与叶片本体1固定连接；变形件2为可伸缩的弹性件。

可选地，弹性件为应变片202或弹簧片203。

在一些实施例中，参见图3所示，变形件2为应变片202；变形测量装置3包括应变仪303，应变仪303与叶片本体1的内壁固定连接且与应变片202电连接，用于测量应变片202的阻值变化量，阻值变化量为变形数据。

可选地，应变片202跟随叶片本体1的变形发生机械变形，发生变形后的应变片202的阻值不同，应变仪303用于测量应变片202的阻值，应变片202的阻值与应变片202的变形长度相对应，通过应变片202的阻值可以得到应变片202的变形长度，进而反映出叶片本体1的变形情况。

在一些实施例中，参见图4所示，变形件2为弹簧片203；变形测量装置3包括两个位移传感器304，两个位移传感器304均与叶片本体1的内壁固定连接且分别与弹簧片203的两端固定连接，位移传感器304用于测量弹簧片203端部的位移变化量，位移变化量为变形数据。两个位移传感器304分别与弹簧片203的两端连接，便于分别测量弹簧片203的两端的位移变化量。根据弹簧片203的两端的位移变化量可以得到弹簧片203两端的当前间距，根据弹簧片203两端的当前间距和弹簧片203两端的初始间距可以得到弹簧片203的变形长度，进而反映出叶片本体1的变形情况。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶片变形的监控系统，参见图5所示，该风力发电机组的叶片变形的监控系统包括：本申请实施例的叶片和控制单元5。

控制单元5，与变形测量装置3通信连接，用于获取变形测量装置3的变形数据，根据变形数据确定变形件2的变形长度，确定变形长度是否大于第一预设变形阈值，若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组进行如下至少一项处理：调整叶片的变桨角度、控制风力发电机组停止运行、报警。

可选地，控制单元5具体用于获取卷轴机构301的转动圈数，根据转动圈数与变形件2的伸缩长度的对应关系，得到变形件2的变形长度。

可选地，控制单元还用于以叶片本体1不变形的状态为零点，根据滚轮转动的圈数、变形长度为圈数和预设的滚轮周长的乘积，得到变形件2的变形长度。

可选地，控制单元5具体用于获取应变仪303的阻值变化量，根据阻值变化量与应变片202的长度的对应关系，得到应变片202的变形长度。

可选地，控制单元5具体用于获取两个位移传感器304的位移变化量，根据弹簧片203的两端的位移变化量得到弹簧片203两端的当前间距，根据弹簧片203两端的当前间距和弹簧片203两端的初始间距，得到弹簧片203的变形长度。

本申请的发明人研究发现，当承受弯曲载荷时，有厚度的钢板的上表面如果受拉，下表面则受压，上表面变形的长度会大于下表面变形的长度。如果应用在叶片本体1的变形上，当迎风面的变形长度大于背风面的变形长度，则说明叶片是正常情况运行，当迎风面的变形长度小于背风面的变形长度，则叶片不是朝向来风方向，需要调整偏航方向。因此，本申请实施例的控制单元5需要判断叶片本体1的变形方向，当朝靠近塔筒方向变形时，迎风面的变形长度大于背风面的变形长度，则说明叶片是正常情况运行，可能会出现叶片扫塔的问题；当朝远离塔筒方向变形时，迎风面的变形长度小于背风面的变形长度，需要调整偏航方向。

可选地，控制单元5还用于根据迎风面和背风面的变形测量装置的变形数据，确定叶片本体1的变形方向，变形方向包括：朝靠近塔筒方向变形、朝远离塔筒方向变形。

可选地，控制单元5具体用于根据迎风面和背风面的变形测量装置的变形数据，确定迎风面和背风面的变形长度；比较迎风面的变形长度和背风面的变形长度，当迎风面的变形长度大于背风面的变形长度时，确定叶片本体1朝靠近塔筒方向变形，当迎风面的变形长度小于背风面的变形长度时，确定叶片本体1朝远离塔筒方向变形。此时，至少一个变形件2包括两个变形件2，两个变形件2分别设于叶片本体1的迎风面和背风面。

可选地，控制单元5还用于当叶片本体1朝靠近塔筒方向变形时，确定变形长度是否大于第一预设变形阈值；若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组停止运行，便于预防有效预防叶片扫塔；若变形长度小于第一预设变形阈值，则调整叶片的变桨角度，直至变形长度不小于第二预设变形阈值，第一预设变形阈值大于第二预设变形阈值；当叶片本体1朝远离塔筒方向变形时，可以控制风力发电机组停止运行，以检查并调整偏航方向。

可选地，控制单元5设于风力发电机组的风机数据系统中，可以在远程计算机上实时显示，也可以由控制系统根据实测数据进行调控，比如当变形数据超出一定范围时，对整机进行紧急刹车或变桨降载等措施。在样机监测验证时，也可以根据实际风速下叶片变形数据与设计值进行比较，从而对叶片设计进行验证，并指导后续叶片设计改进。

基于同一发明构思，本申请实施例又提供一种风力发电机组，包括：本申请实施例的叶片，或本申请实施例的风力发电机组的叶片变形的监控系统。

本申请的发明人考虑到，在风力发电机组运行时，可以采集运行中的叶片迎风面和背风面基于标定后零点的相对偏差，根据这些数据对比设计值，可以得到叶片实际运行变形情况和理论值的对比，从而优化设计。另外，当风力发电机组运行时，如果结合风速数据，发现该数据与理论值发生显著偏移，可以采用变桨、偏航和报警等措施进行安全保护，具体的偏移量可以根据叶片型号、叶片刚度以及不同的风速具体确定。

基于同一发明构思，本申请实施例再提供一种风力发电机组的叶片变形的监控方法，参见图6所示，应用于本申请实施例的风力发电机组的叶片变形的监控系统，该风力发电机组的叶片变形的监控系统包括如下步骤：

S601、获取变形测量装置3的变形数据。

可选地，结合图2和图4所示，变形数据包括卷轴机构301的转动圈数、应变片202的阻值变化量、弹簧片203的两端的位移变化量。

S602、根据变形数据确定变形件2的变形长度。

可选地，步骤S602中，若变形数据为转动圈数时，根据转动圈数与变形件2的伸缩长度的对应关系，得到变形件2的变形长度。

步骤S602中，若变形数据为阻值变化量时，根据阻值变化量与应变片202的长度的对应关系，得到应变片202的变形长度。

步骤S602中，若变形数据为两个位移传感器304的位移变化量，根据弹簧片203的两端的位移变化量得到弹簧片203两端的当前间距，根据弹簧片203两端的当前间距和弹簧片203两端的初始间距，得到弹簧片203的变形长度。

S603、确定变形长度是否大于第一预设变形阈值，若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组进行如下至少一项处理：调整叶片的变桨角度、控制风力发电机组停止运行、报警。

可选地，若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组停止运行，便于预防有效预防叶片扫塔；若变形长度小于第一预设变形阈值，则调整叶片的变桨角度，直至变形长度不小于第二预设变形阈值，第一预设变形阈值大于第二预设变形阈值。

可选地，控制风力发电机组停止运行的同时，可以发出报警。

可选地，结合图1所示，至少一个变形件2包括两个变形件2，两个变形件2分别设于叶片本体1的迎风面和背风面。

步骤S601和步骤S602之间，还包括：根据迎风面和背风面的变形测量装置的变形数据，确定叶片本体1的变形方向，变形方向包括：朝靠近塔筒方向变形、朝远离塔筒方向变形。

可选地，根据迎风面和背风面的变形测量装置的变形数据，确定叶片本体1的变形方向，包括：根据迎风面和背风面的变形测量装置的变形数据，确定迎风面和背风面的变形长度；比较迎风面的变形长度和背风面的变形长度，当迎风面的变形长度大于背风面的变形长度时，确定叶片本体1朝靠近塔筒方向变形，当迎风面的变形长度小于背风面的变形长度时，确定叶片本体1朝远离塔筒方向变形。

步骤S603包括：当叶片本体1朝靠近塔筒方向变形时，确定变形长度是否大于第一预设变形阈值；若变形长度大于第一预设变形阈值，则控制风力发电机组停止运行，便于预防有效预防叶片扫塔；若变形长度小于第一预设变形阈值，则调整叶片的变桨角度，直至变形长度不小于第二预设变形阈值，第一预设变形阈值大于第二预设变形阈值；当叶片本体1朝远离塔筒方向变形时，可以控制风力发电机组停止运行，以检查并调整偏航方向。

应用于本申请实施例，至少可以实现以下技术效果：

(1)本申请实施例的变形件2可随叶片本体1的形变而变化，变形测量装置3可以在风力发电机组运行过程中，测量变形件2的变形数据，再根据变形数据确定变形件2的长度变化，变形件2的长度变化即反映了叶片本体的变形情况，从而实现监控叶片本体的变形情况的目的。同时，本申请实施例能够根据叶片本体1的变形情况控制风力发电机组进行相应的处理，可以有效预防叶片扫塔。

(2)本申请实施例的叶片可以是进行叶片生产之前测试叶片的变形情况的监控，然后根据实际的需要和叶片的真实变形情况调整叶片的刚度和质量，使得叶片能够满足在实际风速的作用下工作的同时尽量柔性化与轻量化，柔性化与轻量化的叶片便于安装和降低成本。同时，本申请实施例的叶片也可以是安装在正在运行的风力发电机组上，实时监控叶片本体的变形情况，便于控制风力发电机组进行相应的处理。

(3)本申请实施例的变形件2可以设于叶片本体1的迎风面和背风面，便于监控迎风面和背风面的变形情况，根据迎风面和背风面的变形情况，判断叶片本体1朝靠近塔筒方向变形还是远离塔筒方向变形，从而便于风力发电机组进行相应的控制。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。