[發(fā)明專利]用于風力渦輪機的葉片根部的非接觸式位移測量的系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011110048.X
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112682267A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·J·韋爾德坎普;T·霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒龍輝;金飛

公開了一種用于測量風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部的位移的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括轂、通過變槳軸承耦接到轂的轉(zhuǎn)子葉片。該系統(tǒng)還包括參考平面和至少一個位移傳感器。參考平面被配置成當轉(zhuǎn)子葉片相對于轂移動時與轉(zhuǎn)子葉片一起移動，而位移傳感器被固定到轂，并且位移傳感器被配置成在沒有物理接觸的情況下檢測參考平面相對于轂的位移。替代地，參考平面相對于轂具有固定位置，而位移傳感器固定到轉(zhuǎn)子葉片，并且位移傳感器配置成在沒有物理接觸的情況下檢測參考平面相對于轉(zhuǎn)子葉片的位移。

技術(shù)領(lǐng)域

本主題總體上涉及風力渦輪機，并且更具體而言，涉及用于測量風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部的位移的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

風力被認為是目前可用的最清潔、最環(huán)境友好的能源之一，并且風力渦輪機在這方面已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注。現(xiàn)代風力渦輪機通常包括塔架、發(fā)電機、齒輪箱、機艙以及一個或多個轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼片原理從風中捕獲動能，并且通過轉(zhuǎn)動能傳遞動能以使將轉(zhuǎn)子葉片耦接到齒輪箱的軸轉(zhuǎn)動，或者如果不使用齒輪箱，則直接耦接到發(fā)電機。發(fā)電機然后將機械能轉(zhuǎn)換成可以部署到公用電網(wǎng)的電能。

風力渦輪機暴露于作用在風力渦輪機的不同部件上的各種波動的風載荷。為了控制或限制由風產(chǎn)生的能量，現(xiàn)代風力渦輪機通常包括可圍繞其縱向軸線（變槳軸線）旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角，流入條件以及因此作用在轉(zhuǎn)子葉片上的風載荷可以受到影響，以便提高風力渦輪機的效率或在強陣風中使風力渦輪機減速。

這種槳距調(diào)節(jié)需要關(guān)于作用在轉(zhuǎn)子葉片上的風載荷的信息。例如由于風的隨機分布、系統(tǒng)本身的動態(tài)特性以及系統(tǒng)的不同部件之間的載荷傳遞，難以獲得該信息。動態(tài)模擬可以提供估計值，但是監(jiān)測允許可靠地估計風載荷的實際參數(shù)將是有利的。

因此，本公開涉及允許監(jiān)測作用于轉(zhuǎn)子葉片上的風載荷的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實踐而獲知。

在一個方面，本公開涉及一種用于測量風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部的位移的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括轂、通過變槳軸承耦接到轂的轉(zhuǎn)子葉片、參考平面和配置成在沒有物理接觸的情況下檢測參考平面的位移的至少一個位移傳感器。

在一個實施例中，參考平面配置成當轉(zhuǎn)子葉片相對于轂移動而位移傳感器固定到轂時與轉(zhuǎn)子葉片一起移動。根據(jù)一個方面，位移傳感器被配置為在沒有物理接觸的情況下檢測參考平面相對于轂的位移。特別地，位移傳感器可以被配置為檢測參考平面相對于轂的徑向、軸向和/或傾斜位移。

在另一實施例中，參考平面相對于轂具有固定位置，而位移傳感器固定到轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)一個方面，位移傳感器被配置成當轉(zhuǎn)子葉片相對于轂移動時與轉(zhuǎn)子葉片一起移動，同時轂包括參考平面。根據(jù)一個方面，位移傳感器被配置為檢測參考平面相對于轉(zhuǎn)子葉片的位移，特別是相對于轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部的位移。特別地，位移傳感器可以被配置為檢測參考平面相對于葉片根部的徑向、軸向和/或傾斜位移。

在一個實施例中，該系統(tǒng)還可以包括通信地耦接到位移傳感器的控制器。控制器可以配置成基于從位移傳感器接收的信號確定施加在轉(zhuǎn)子葉片的一部分（例如，轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部）上的彎曲力矩。

在另外的實施例中，該系統(tǒng)可以包括與控制器通信地耦接的槳距調(diào)節(jié)機構(gòu)。槳距調(diào)節(jié)機構(gòu)可以配置成通過使轉(zhuǎn)子葉片圍繞轉(zhuǎn)子葉片的縱向軸線（變槳軸線）旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。槳距調(diào)節(jié)機構(gòu)可以允許控制器根據(jù)從位移傳感器接收的（處理過的）數(shù)據(jù)，例如施加在轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部上的確定的彎曲力矩，來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。這允許控制器控制來自作用于轉(zhuǎn)子葉片上的風的載荷和/或力。

在另外的實施例中，該系統(tǒng)還可以包括通信路徑，該通信路徑被配置為將從位移傳感器接收的信號傳送到控制器。具體地，對于其中位移傳感器固定到轂的實施例，通信路徑可以配置成將信號從位移傳感器傳送到控制器，而不將信號從轉(zhuǎn)子葉片傳送到轂或正好相反。根據(jù)一個方面，轉(zhuǎn)子葉片包括參考平面。