[發明專利]用于風力渦輪機中的載荷測量的方法和裝置

有效

• 申請號: 200910172855.1
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101660487A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: T·霍夫曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;G01L1/22;G01L1/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 嚴志軍;劉華聯

技術領域

本公開涉及風力渦輪機，且尤其涉及減小由作用于風力渦輪機上 的不同的力矩產生的載荷。特別地，本公開涉及包括具有多個轉子葉 片和主軸的轉子以及轂的風力渦輪機，其中轂和主軸由轂螺栓連接。

背景技術

作為環境安全且較價廉的替代能源，風力渦輪機變得越來越重 要。對改進的風力渦輪機性能的需求的增加引發了關于相對于施加在 整個風力渦輪機上的最小載荷來對風力渦輪機的轉子葉片進行最優 調節的努力。轉子葉片將風能轉換成驅動一個或多個發電機的旋轉扭 矩或力，發電機通過變速箱旋轉地聯接到轉子上。風力渦輪機轉子上 的載荷力矩是由豎直的和水平的風切變、偏轉失調和湍流引起的。施 加于整個風力渦輪機上的載荷可以以偏轉力矩的形式提供，偏轉力矩 產生了繞風力渦輪機結構的豎直軸線的力。此外，渦輪機的風力轉子 的傾斜力矩可能包括進入轉子的主軸中的彎曲力矩，從而使得轉子葉 片在其中旋轉的平面繞垂直于風力渦輪機的豎直軸線的軸線傾斜。

大多數風力渦輪機提供對轉子葉片的傾角的調節。傾角是翼型相 對于進入氣流的角度，其中繞翼型軸線對傾角進行調節。

發明內容

根據本公開的一方面，提供了一種連接裝置，該連接裝置適于連 接風力渦輪機的轂和主軸，該連接裝置包括：連接轂和主軸的至少一 個傳感器螺栓；包括安裝在傳感器螺栓內部的應力檢測元件，該應力 檢測元件適于檢測傳感器螺栓的長度變化，且適于輸出表示傳感器螺 栓的長度變化的傳感器信號；以及用于輸出表示施加于傳感器螺栓的 應力的傳感器信號的信號輸出裝置。

根據本公開的另一方面，提供了一種風力渦輪機，該風力渦輪機 包括具有主軸和至少一個轉子葉片的轉子，以及轂，所述風力渦輪機 進一步包括：將主軸固定到轂上的多個轂螺栓，其中至少一個轂螺栓 構造為傳感器螺栓，該傳感器螺栓適于檢測沿其縱向軸線起作用的應 變，且適于輸出表示檢測到的應力的傳感器信號；以及信號處理單元， 該信號處理單元處理傳感器信號從而使得可確定施加于風力渦輪機 上的載荷。

根據本公開的又一方面，提供了一種用于減小風力渦輪機中的載 荷的方法，該風力渦輪機包括具有主軸和帶有可調傾角的至少一個轉 子葉片的轉子，其中該方法包括設定該至少一個轉子葉片的傾角、檢 測作用于風力渦輪機的主軸上的彎曲力矩，以及基于檢測到的彎曲力 來調節該至少一個轉子葉片的傾角，從而減小彎曲力矩。

根據從屬權利要求、說明書和附圖，本公開的其它方面、優點和 特征顯而易見。

附圖說明

在說明書的剩余部分中，包括對附圖的參照，更加具體地闡述了 對本領域普通技術人員而言完整且能夠實施的公開，包括最佳模式， 在附圖中：

圖1顯示了具有帶有三個轉子葉片的轉子的風力渦輪機的示意性 安裝；

圖2是風力渦輪機的機艙的典型零件的細節視圖；

圖3是從主軸側觀察得到的轂的截面圖；

圖4是具有兩個螺紋尾部的轂螺栓的橫截；

圖5是根據一個實施例的、在其內部具有應變檢測元件的傳感器 螺栓的截面視圖；

圖6是根據另一個實施例的、具有應變檢測元件的傳感器螺栓的 截面視圖；

圖7是根據又一個實施例的、具有光學應變檢測元件的傳感器螺 栓的截面視圖；

圖8是根據又一個實施例的、具有用于測量傳感器螺栓的長度變 化的信號收發和反射裝置的傳感器螺栓的截面視圖；

圖9作為一個實例而示意了在轂上的沿周邊平均分布的位置處測 得的三個不同的傳感器螺栓的長度變化幅度；以及

圖10是根據實施例其中之一的、描繪了用于使用傳感器螺栓來 減小風力渦輪機中的載荷的方法的流程圖。

部件列表：

100??風力渦輪機

101??轉子葉片

102??管狀塔架

103??機艙

104??轂

105??風向

106??偏轉力矩

107??豎直軸線

108??傾角

109??傾斜力矩

110??旋轉傳感器

111??變速箱

112??主軸

113??控制系統

114??信號處理單元