[發明專利]用于估計受到雷擊的非傳導性中空結構的狀態的系統

有效

• 申請號: 201110221622.3
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102345568A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: G·P·科斯特;B·李;R·默里;Y·門德斯埃爾南德斯;P·朱奇
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;G01M13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;楊炯

技術領域

本發明主要涉及非傳導性中空結構，并且更具體地涉及用于估計受到雷擊的非傳導性中空結構的狀態的系統。

背景技術

由于風力渦輪機額定電功率和風力渦輪機葉片尺寸的增大，風力渦輪機葉片日益變得易于受到雷擊。受到雷擊的風力渦輪機葉片的狀態可受到不利地影響。這可導致功率輸出降低，因為其需要較長停機時間來修理和/或更換受影響的葉片。

已提供了常規系統來保護風力渦輪機葉片免受因雷擊造成的不利狀態影響。在此類系統中，風力渦輪機葉片在葉片尖端處設有金屬接收器，且在葉片的內部安裝了引下導體(或引下導線，down-conductor)，以便將金屬接收器電性耦接到接地件上。常規引下導體系統的其它設計可包括例如外部網狀物或外部導體。在葉片尖端處的金屬接收器受雷擊的情況下，導體將雷電電流從葉片尖端傳遞至接地件，力圖防止雷電電流導致渦輪機葉片的不利狀態影響。

然而，此類常規系統可具有許多缺陷。例如，并非所有對風力渦輪機葉片的雷擊都發生在葉片尖端處。代替的是，雷電可在葉片根部與尖端之間的中間位置處沖擊風力渦輪機葉片，有可能對渦輪機葉片的狀態造成不利影響。實際上，有利的是將提供一種用以估計受到雷擊的風力渦輪機葉片的狀態和/或提供對雷擊造成的風力渦輪機葉片狀態的估計的系統。

發明內容

根據示例性實施例，提供了一種用于估計受到雷擊的非傳導性中空結構的狀態的系統。該結構具有內部腔體。該系統包括壓力變換器(transducer)，其用以測量在內部腔體內因雷擊而產生的聲波的壓力。該系統還包括控制器，其耦接到壓力變換器上，用以從壓力變換器接收測得壓力，且基于測得壓力來處理結構的狀態。

根據本文公開的另一示例性實施例，提供了一種用于監測受到雷擊而影響至少一個渦輪機葉片的多個風力渦輪機葉片的狀態的系統。各渦輪機葉片均具有沿縱軸線的位于相對端處的根部和尖端。渦輪機葉片在相應的根部處連接到轂上。該系統包括壓力變換器，其用以測量在內部腔體內因雷擊而產生的聲波的壓力。此外，該系統包括控制器，其耦接到各壓力變換器上，用以接收來自于各壓力變換器的測得壓力，且基于來自于各渦輪機葉片的測得壓力與表示雷擊的壓力閾值相比較來監測各渦輪機葉片的狀態。

根據本文公開的另一示例性實施例，提供了一種用于估計受到雷擊的非傳導性中空結構的狀態的系統。該結構具有內部腔體。該系統包括壓力變換器，其用以測量在內部腔體內因雷擊而產生的聲波的壓力。該系統還包括沿該結構的縱軸線延伸的導體，用以傳送可歸因于雷擊的電流。該系統還包括耦接到導體上用以測量導體內的電流的電流傳感器。該系統還包括耦接到壓力變換器和電流傳感器上的控制器，其用以接收來自于壓力變換器的測得壓力和來自于電流傳感器的測得電流，以及基于測得壓力和測得電流來處理結構的狀態。

附圖說明

當參照附圖來閱讀如下詳細描述時，本發明的這些及其它特征、方面和優點將變得更容易理解，其中，所有附圖中的相似標號表示相似的零件，在附圖中：

圖1為用以將多個渦輪機葉片連接在用于估計受到雷擊的渦輪機葉片的狀態的系統內的轂的示例性實施例的局部剖面視圖；

圖2為在如圖1中所示的用于估計受到雷擊的渦輪機葉片的狀態的系統內使用的渦輪機葉片的示例性實施例的局部剖面側視圖；

圖3為在雷擊穿過渦輪機葉片內部腔體期間，圖2中所示的渦輪機葉片的內部腔體內的測得壓力對時間的圖表；

圖4為圖1中所示的用于估計受到雷擊的渦輪機葉片的狀態的系統的連接布置示例性實施例的簡圖；

圖5為圖1中所示的用于估計受到雷擊的渦輪機葉片的狀態的系統的連接布置示例性實施例的簡圖；

圖6為圖1中所示的用于估計受到雷擊的渦輪機葉片的狀態的系統的連接布置示例性實施例的簡圖；以及

圖7為在雷擊穿過渦輪機葉片的內部腔體期間，圖2中所示的渦輪機葉片的內部腔體內的測得電流對時間的圖表。

零件清單

10?系統

11?風力渦輪機系統

12，14，16?葉片

18?雷擊

19?傳感軸線

20?內部腔體

21?表面

22?壓力變換器

23?測得壓力

24?聲波

25?聲音隔離器

26?控制器

27?存儲器

28?根部

30?尖端