[發明專利]風力渦輪機葉片載荷傳感器

有效

• 申請號: 200980140005.1
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN102177337A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: A·赫奇斯;T·弗龍斯基
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;G01L5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

技術領域

本發明涉及一種風力渦輪機轉子葉片根部載荷傳感器，尤其是被構置成安裝在風力渦輪機轉子葉片的根部部分的材料中的傳感器。

背景技術

風力渦輪機轉子葉片在風力渦輪機設備的運行過程中經受相當大水平的動態負載，在使用時轉子葉片被連接到風力渦輪機設備上。不僅轉子葉片繞著風力渦輪機設備的輪轂的軸線旋轉使得由于轉子葉片的重量導致的負載恒定地變化，而且風力渦輪機設備由于施加在其上的風力負載變化而承受顯著變化的力。

各個葉片的漿距可以根據需要變化，以例如提高在特定風力條件小由轉子葉片產生的升力。也需要控制葉片的漿距以使例如在狂風期間葉片可能經受的極端載荷的影響最小。

在運行期間轉子葉片可被監控以在施加在其上的空氣動力學力和重力兩個方面跟蹤每個相應葉片和輪轂經受的負載。

風力渦輪機設備的結構健康監控也可在負載作用在轉子葉片上時進行。轉子葉片經受的負載的歷史記錄可以被確定，并且該歷史記錄可以用于評估轉子葉片的疲勞壽命和當前結構狀況，從而可以避免葉片的故障。

傳統地，監控是通過將載荷傳感器放置在轉子葉片的外殼的表面上進行的。傳感器可以安裝在外殼的外表面上，在這種情況下，傳感器暴露于環境并且因而可能經受損壞。替代地，傳感器可被放置在外殼的內表面上，在此它們將不受環境的影響。但是，以這種方式設置的傳感器仍然可能在風力渦輪機的維修過程中被損壞。而且，精確放置傳感器是難于實現的，并且這種不精確可能導致錯誤的數據被收集。

發明內容

需要提供一種克服一些上述缺點的傳感器，從而提高轉子葉片經受的載荷的監控的準確性。

根據第一方面，本發明提供一種風力渦輪機轉子葉片根部載荷傳感器，所述載荷傳感器被構置成居內地安裝在風力渦輪機轉子的根部部分的嵌入件內，所述載荷傳感器包括：

載體部件，所述載體部件被構置成固定地連接到所述嵌入件，使得載荷可以在所述載體部件與所述嵌入件之間傳遞；以及

由所述載體部件支承的檢測元件。

通過提供可安裝在轉子葉片本身的材料中尤其是通常由高剛度材料制成的嵌入件中的載荷傳感器，可以進行準確的載荷監控。傳感器的放置變得是可預知的并且是準確的，以及檢測元件被有效地保護，從而防止載荷傳感器的損壞。

檢測元件可以被嵌入在載體部件中，從而實現保護所述檢測元件。載體部件可以是大體圓柱形的。替代地，載體部件可以是大體逐漸變細的。載體部件的外表面可以包括帶螺紋的部分，從而能夠在傳感器與所述傳感器位于其中的嵌入件之間實現穩固的連接。結果，可以采集準確的測量值。

根據第二方面，本發明提供一種風力渦輪機轉子葉片，包括根部部分和從所述根部部分延伸的末梢部分，其中，所述根部部分包括嵌入件，所述嵌入件被構置成接收固定部件以便將所述轉子葉片固定到轉子輪轂上，其中，所述嵌入件被構置成接收如上所述的載荷傳感器，以檢測所述轉子葉片的所述根部部分經受的載荷。

如上所述風力渦輪機轉子葉片可以與如上所述的載荷傳感器組合地被提供。載荷傳感器可以被固定地安裝在所述嵌入件中，例如通過粘結或摩擦配合。替代地，載荷傳感器可以被可取下地安裝在所述嵌入件中，例如使用螺紋連接。

根據第三方面，本發明提供一種風力渦輪機設備，包括：

塔架；

安裝在所述塔架頂部的輪轂；以及

如上所述類型的風力渦輪機轉子葉片，所述風力渦輪機轉子葉片通過至少一個螺栓連接到所述輪轂，所述至少一個螺栓與所述嵌入件接合。

附圖說明

將結合附圖通過示例對本發明進行更詳細的描述，其中：

圖1顯示了風力渦輪機轉子葉片的一部分，其具有安裝在其中的載荷傳感器；

圖2顯示了從根部端看的風力渦輪機轉子葉片；以及

圖3顯示了載荷傳感器的另一種實施例。

具體實施方式

圖1顯示了連接到輪轂10的轉子葉片5的一部分。轉子葉片5通常由復合材料制成，復合材料不具備在其中形成帶內螺紋的孔以接收諸如螺栓15的固定裝置的合適特性。為了克服這種結構完整性的缺乏，已知的是在轉子葉片5的根部部分中設置嵌入件20。傳統的嵌入件20一般由諸如鋼的金屬制成，但是也可以使用具有合適剛度和機加工性能的其它材料。

在該實施例中，孔25形成在改進的嵌入件20’中以接收螺栓15。孔25的一部分30被形成有內螺紋，從而形成帶螺紋部分以便與螺栓15的對應帶螺紋部分相互配合。

凹部35形成在孔25中。凹部35設置有另外的帶內螺紋部分40，使得傳感器50可以設置并且固定在其中。