[發(fā)明專利]測量風(fēng)力渦輪機的葉片的偏轉(zhuǎn)的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410094956.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104047804A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P.埃格達爾;J.W.斯塔埃達爾;A.齊羅夫
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;G01S3/78;G01S17/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量風(fēng)力渦輪機的葉片的偏轉(zhuǎn)的裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機的葉片顯示出45米或更多的長度。葉片針對其重量、針對其空氣動力特性及針對基于葉片性質(zhì)的電功率的最可能的生成而被優(yōu)化。

因此，該優(yōu)化遲早將導(dǎo)致相當靈活且長的葉片。由于葉片的靈活性，出現(xiàn)了在操作中的風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)動葉片的尖端可能撞擊塔架的問題。

塔架與葉片尖端之間的距離也被稱為“葉片尖/塔架間隙”。

通過監(jiān)視葉片的尖端來測量轉(zhuǎn)動葉片的偏轉(zhuǎn)是已知的。

一個可能性是在葉片表面上附著應(yīng)變儀。其主要用于測試目的以在葉片收到旋轉(zhuǎn)移動的應(yīng)力時收集關(guān)于葉片的某些知識。量規(guī)（gauge）的安裝和用于測量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)南鄳?yīng)總線系統(tǒng)的安裝是相當昂貴并耗費時間且精細的。由于系統(tǒng)的整個設(shè)備可能被暴露于雷擊，所以整個系統(tǒng)不適合于較長時間段。

文獻DE?10?2006?054?667?A1描述了一種警告系統(tǒng)，其被布置成防止風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子葉片撞擊風(fēng)力渦輪機塔架。轉(zhuǎn)動葉片的彎曲由傳感器確定。該傳感器執(zhí)行光學(xué)測量、超聲波測量或基于雷達的測量，其被用來確定葉片的彎曲。

文獻EP?2?485?011?A1描述了一種測量風(fēng)力渦輪機葉片的偏轉(zhuǎn)的裝置。無源反射器被布置在葉片的尖端處。天線系統(tǒng)被布置在機艙（nacelle）的頂部處并接近于葉片的根端。天線系統(tǒng)被構(gòu)建為線性天線系統(tǒng)且包含發(fā)射天線和接收天線。無源反射器和天線系統(tǒng)被無線電信號耦合，其被經(jīng)由反射器從發(fā)射天線朝著接收天線發(fā)送。接收天線與評估單元相連，其準備基于接收無線電信號的確定相角來測量葉片的偏轉(zhuǎn)。

如DE?10?2006?054?667?A1中和EP?2?485?011?A1中所描述的解決方案導(dǎo)致“葉片尖/塔架間隙”，其并不是足夠精確的，因為這些解決方案信任類似于反射器和傳感器之類的無源元件。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的是提供一種用來以高的和準確的方式測量風(fēng)力渦輪機的葉片的偏轉(zhuǎn)的改進裝置。

通過權(quán)利要求1的特征達到此目的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例由從屬權(quán)利要求解決。

根據(jù)發(fā)明的裝置，風(fēng)力渦輪機的葉片的偏轉(zhuǎn)被確定。發(fā)射機被接近于葉片的尖端布置，而接收機被接近于葉片的根端布置。發(fā)射機和接收機準備用于從發(fā)射機發(fā)送到接收機的監(jiān)視信號的無線傳輸。

監(jiān)視系統(tǒng)被接近于葉片的根端布置。監(jiān)視系統(tǒng)準備生成監(jiān)視信號。

監(jiān)視系統(tǒng)通過電纜約束通信線路與發(fā)射機相連，因此監(jiān)視信號被從監(jiān)視系統(tǒng)傳輸至發(fā)射機。該監(jiān)視系統(tǒng)甚至與接收機相連，因此監(jiān)視信號被從接收機傳輸?shù)奖O(jiān)視系統(tǒng)。

該監(jiān)視系統(tǒng)準備基于傳輸?shù)谋O(jiān)視信號來確定葉片的偏轉(zhuǎn)。

發(fā)明的裝置允許針對葉片偏轉(zhuǎn)確定準確的結(jié)果。因此，能夠由優(yōu)化的風(fēng)力渦輪機葉片來保持“葉片尖/塔架間隙”。

發(fā)明的裝置是基于導(dǎo)致關(guān)于葉片偏轉(zhuǎn)的準確信息的有源部件。

發(fā)明的裝置允許降低葉片的復(fù)雜性。不再存在對以過度的方式浪費葉片材料而僅僅為了減少葉片偏轉(zhuǎn)的需要。因此能夠降低轉(zhuǎn)子的成本且甚至轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，導(dǎo)致更平衡的轉(zhuǎn)子裝置。

由于此，甚至減少了作用于轉(zhuǎn)子及其軸承上的重力負荷，增強了風(fēng)力渦輪機的可靠性和壽命。

另外，也能夠減少現(xiàn)在被用來增加“葉片尖/塔架間隙”的葉片的預(yù)彎曲。

因此，減少了或者甚至避免了針對預(yù)彎曲葉片發(fā)生的運輸問題。

在優(yōu)選配置中，監(jiān)視系統(tǒng)與緊急停止系統(tǒng)（emergency-stop-system）相連。該緊急停止系統(tǒng)被布置成并準備一旦葉片的偏轉(zhuǎn)超過某個閾值值、就停止風(fēng)力渦輪機操作。

因此，在最壞情況下，能夠發(fā)起風(fēng)力渦輪機的相當快速的緊急停止。

緊急停止系統(tǒng)是改進安全系統(tǒng)的一部分，因為葉片偏轉(zhuǎn)被連續(xù)地監(jiān)視。

如果葉片偏轉(zhuǎn)超過給定閾值值，則發(fā)起安全停止序列。

因此，能夠通過葉片材料的一定減少來降低葉片的硬度。這導(dǎo)致改善的葉片靈活性，并且其又導(dǎo)致用于制造葉片的降低的成本。

葉片偏轉(zhuǎn)和此知識與緊急停止系統(tǒng)的組合的組合導(dǎo)致廉價、容易且準確的風(fēng)力渦輪機安全系統(tǒng)。

在優(yōu)選配置中，發(fā)射機、接收機和監(jiān)視系統(tǒng)是有源雷達系統(tǒng)的一部分。

在有源雷達系統(tǒng)解決方案的優(yōu)選配置中，監(jiān)視系統(tǒng)準備基于傳輸監(jiān)視信號的到達角數(shù)據(jù)來確定葉片的偏轉(zhuǎn)。

在有源雷達系統(tǒng)解決方案的優(yōu)選配置中，監(jiān)視系統(tǒng)準備基于傳輸監(jiān)視信號的飛行時間數(shù)據(jù)來確定葉片的偏轉(zhuǎn)。