[發明專利]風力渦輪機塔架監測裝置

無效

• 申請號: 200980150853.0
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102257271A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: K·P·林;T·張;P·Y·兆;X·Q·李
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D11/04
• 分類號: F03D11/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

技術領域

本發明涉及風力渦輪機塔架領域，并且具體地涉及監測這種塔架或者其子部件在正常運轉中所承受的載荷。

背景技術

風力渦輪機塔架或塔通常支撐機艙，在機艙上連接一個或多個渦輪機葉片。渦輪機葉片或者每個渦輪機葉片相對于所述機艙的縱軸旋轉。由于這種旋轉運動，機艙和渦輪機塔架受到的載荷實質上是動態載荷。因為渦輪機葉片以不同速率旋轉(這取決于任何特定時間的風力強度)，載荷的大小也是一種動態現象。因此，每當風力渦輪機旋轉時，整個風力渦輪機塔架都受到波動載荷。

風力渦輪機葉片的每個葉片一般都超過50米，因此支撐這些葉片的風力渦輪機塔架的高度可以超過100米并且是一種重要結構。這種塔架通常大體上是圓筒形狀的且經常具有稍微的坡度，并因此包括多個連續地彼此疊加的截頭圓錐區段。在每區段的每個末端設有凸緣并且相應的凸緣彼此螺接。所述凸緣和螺栓也受到上述由所述渦輪機葉片施加并且沿著所述風力渦輪機塔架向下傳遞的動態載荷。

動態載荷可以導致螺栓疲勞并且極端地，螺栓發生蠕變。為了避免所述螺栓失效、以及塔架隨后的潛在損害或者甚至是倒塌，必須對所述螺栓進行頻繁檢查、維護和/或更換。這樣的維護計劃麻煩并且特別是費時的，從而導致減少的功率生成時間。

期望減少維護計劃的負擔同時保持所述風力渦輪機塔架的安全性以及整體性以致能夠提高功率生成。

發明內容

根據本發明，提供一種風力渦輪機設備監測裝置，用于探測風力渦輪機設備的兩個相鄰部件之間的相對運動，所述裝置包括：

可變形構件；

緊固機構，其構造成使所述裝置在使用中能夠連接到風力渦輪機設備上，使得所述可變形構件定位于橫跨所述風力渦輪機設備的相鄰部件之間的界面；和

探測機構，構造成探測所述可變形構件的變形并且因此探測所述兩個部件之間的相對運動。

通過設置在橫跨所述風力渦輪機設備的相鄰部件界面上延伸的測量裝置，能夠探測每一部件相對于另一個部件的相對運動。這種運動與用于將部件彼此緊固的螺栓所受到的局部載荷直接相關。因此，能夠檢測隨著時間的推移施加到螺栓或者每一螺栓上的載荷并且能夠因此構建所受到的應變的歷史。這樣，能夠更精確地預測螺栓當前狀態的評估并且可以探測螺栓或者每一螺栓的任何意外失效。

所述風力渦輪機設備的相鄰部件的每個可以設有凸緣并且所述裝置可以構造成定位于橫跨兩個凸緣之間的界面上并且緊固到各自凸緣上以便探測所述凸緣之間的相對運動。所述部件可以是所述風力渦輪機設備的風力渦輪機的區段。

根據本發明的第二方面，提供一種風力渦輪機塔架監測裝置，用于探測所述塔架的相鄰區段的凸緣之間的相對運動，所述裝置包括：

可變形構件；

緊固機構，構造成使所述裝置在使用中能夠連接到風力渦輪機塔架，使得所述可變形構件定位于橫跨所述風力渦輪機塔架的相鄰凸緣之間的界面；和

探測機構，構造成探測所述可變形構件的變形并且因此探測所述兩個凸緣之間的相對運動。

通過提供可設置成連接橫跨相鄰凸緣的界面的監測裝置，能夠探測其間的局部相對運動。緊固所述風力渦輪機塔架的一個區段到相鄰區段的螺栓通常定位成貫穿該凸緣，并且因此所述凸緣之間的任何相對運動與將兩個凸緣連接到一起的螺栓所受到的載荷密切相關。因此，能夠確定螺栓所經受的載荷的確切歷史。

所述緊固機構可以包括夾緊機構、磁性機構和/或粘合機構。優選地，所述緊固機構是非破壞性的，從而緊固于其上的所述裝置的結構整體性不受損害。

所述探測機構可以包括傳感器，例如應變儀或者光學傳感器。可替代地，所述探測機構可以包括限位開關和/或觸點開關。所述探測機構可以連接到所述可變形構件的表面。所述可變形構件可以包括鉸鏈。

所述探測機構可以包括用于向分析和/或存儲機構發射信號的發射機構，所述信號表示與探測到的相對運動相關的參數。所述發射裝置可以包括無線射頻識別(RFID)元件。可以設置確定機構，所述確定機構用于接收來自所述測量機構的信號并且確定相對運動的度，以及因此確定將一個區段連接到另一區段的螺栓在使用中的狀態。

所述緊固機構可以是非破壞性的，使得風力渦輪機塔架在安裝時不需要重新裝配，在使用中所述裝置連接到風力渦輪機塔架上。

使用非破壞性的緊固機構是尤其有利的，換句話說，為了有效安裝所述裝置，不需要重新裝配塔架。特別是，裝置的安裝速度或者更換因此提高并且禁止任何用戶引發的損害。此外，避免任何機械緊固構件干涉以及保持了所述塔架/凸緣的強度和結構的整體性。