[發(fā)明專利]用于跟蹤葉片的運(yùn)動的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080083077.3
• 申請日: 2020-10-05
• 公開（公告）號: CN114787506A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·H·漢森;R·L·埃里克森
• 申請（專利權(quán)）人: 賽丹思科大學(xué)
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D7/04
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 石海霞

本發(fā)明涉及一種用于跟蹤風(fēng)力機(jī)葉片的運(yùn)動的方法和系統(tǒng)。一個實(shí)施例涉及一種用于安裝在風(fēng)力機(jī)葉片上的葉片運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)，其中，該風(fēng)力機(jī)葉片包括葉片根部和葉片尖端。該系統(tǒng)包括至少一個光模塊，該至少一個光模塊至少包括第一光源，該第一光源優(yōu)選地適于在葉片根部的方向上發(fā)出光。設(shè)置光學(xué)測量裝置，該光學(xué)測量裝置優(yōu)選地位于葉片根部處，適于接收從第一光源發(fā)出的光。優(yōu)選地，光學(xué)測量裝置是位置靈敏檢測器，該位置靈敏檢測器標(biāo)識第一光源相對于位置靈敏檢測器的位置。位于葉片的尖端處、靠近葉片的尖端或朝向葉片的尖端的單個光源足以測量葉片的偏轉(zhuǎn)。有利地，利用預(yù)定調(diào)制頻率對第一光源進(jìn)行調(diào)制，使得來自第一光源的光可以與環(huán)境光區(qū)分開，從而最小化檢測期間環(huán)境光條件的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于跟蹤風(fēng)力機(jī)的葉片的運(yùn)動的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

已知為風(fēng)力機(jī)提供包括葉片偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)以提供風(fēng)力機(jī)葉片在操作期間的偏轉(zhuǎn)的指示。關(guān)于葉片的偏轉(zhuǎn)的這種信息可以用于控制風(fēng)力機(jī)，例如葉片的俯仰，以避免葉片的塔架碰撞。

在WO2010/089139中，公開了一種用于測量風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的變形的裝置，該裝置包含沿葉片軸線的光學(xué)可檢測標(biāo)記和含有矩陣傳感器的攝像頭。攝像頭的物鏡朝向光學(xué)可檢測標(biāo)記對準(zhǔn)，使得標(biāo)記被顯示在矩陣傳感器上。攝像頭的圖像數(shù)據(jù)被饋送到圖像處理裝置并被轉(zhuǎn)換成物體變形，該圖像處理裝置被設(shè)置為用于借助于圖像檢測來確定標(biāo)記在像場內(nèi)的位置。

從US2010/0209247A1已知一種在風(fēng)力機(jī)的操作期間基于來自每個轉(zhuǎn)子葉片上的傾角儀裝置的信號來確定轉(zhuǎn)子葉片的彎曲和扭曲的方法。傳感器與轉(zhuǎn)子中的速度傳感器相結(jié)合，并均與控制單元進(jìn)行通信以用于監(jiān)測。

WO2011/134473描述了一種用于確定風(fēng)力機(jī)葉片的角偏轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)分別基于葉片尖端和根部的傾角儀。

WO2009/143848公開了一種風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，該風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子包括至少一個風(fēng)力機(jī)葉片、連接到葉片的多于一個光源、至少一個光記錄(registering)裝置，該光記錄裝置被布置為記錄從光源發(fā)出的光，并且其中，葉片的扭曲將產(chǎn)生該多于一個光源相對于光記錄裝置的位置變化，并且其中，該位置變化可以借助于光記錄裝置進(jìn)行記錄。

EP2778602公開了一種用于確定風(fēng)力機(jī)的葉片的偏轉(zhuǎn)的裝置，其中發(fā)送器靠近葉片的尖端布置，而接收器靠近葉片的根端布置。發(fā)送器和接收器為監(jiān)測信號的無線傳送做好了準(zhǔn)備，該監(jiān)測信號從發(fā)送器發(fā)送到接收器。監(jiān)測系統(tǒng)靠近葉片的根端布置，以生成用于傳送到發(fā)送器的監(jiān)測信號。監(jiān)測系統(tǒng)還與接收器連接，并做好準(zhǔn)備以基于傳送的監(jiān)測信號來確定葉片的偏轉(zhuǎn)。

除了對葉片有影響的偏轉(zhuǎn)之外，還眾所周知的是，葉片的扭轉(zhuǎn)對風(fēng)力機(jī)葉片的空氣動力學(xué)性能有影響。然而，已知的監(jiān)測系統(tǒng)不能以令人滿意的方式在操作期間監(jiān)測葉片的任何扭轉(zhuǎn)。此外，發(fā)現(xiàn)已知的監(jiān)測系統(tǒng)容易受到各種操作因素的影響，因?yàn)檫@些系統(tǒng)安裝在葉片上；例如，攝像頭和傾角儀的能見度對振動、重力和離心加速度很敏感。此外，已知的監(jiān)測系統(tǒng)在操作中可能是耗電的。

在這種背景下，本公開的目的是提供一種用于在風(fēng)力機(jī)的操作期間監(jiān)測葉片運(yùn)動的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于安裝在風(fēng)力機(jī)葉片上的葉片運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)，其中，該風(fēng)力機(jī)葉片包括葉片根部和葉片尖端。該系統(tǒng)包括至少一個光模塊，該至少一個光模塊至少包括第一光源，該第一光源優(yōu)選地適于在葉片根部的方向上發(fā)出光。設(shè)置光學(xué)測量裝置，該光學(xué)測量裝置適于接收從第一光源發(fā)出的光。優(yōu)選地，光學(xué)測量裝置包括至少一個位置靈敏檢測器，該至少一個位置靈敏檢測器標(biāo)識第一光源相對于位置靈敏檢測器的位置。如果第一光源處于葉片上，則光學(xué)測量裝置或至少其位置傳感器優(yōu)選地位于跟隨葉片的旋轉(zhuǎn)的位置(例如，葉片根部)。一般而言，光源通常適于朝向光學(xué)測量裝置的至少一個位置傳感器發(fā)出光，并且光源和對應(yīng)的位置傳感器優(yōu)選地位于葉片的大致相對的端部處。因此，原則上，光源可以比對應(yīng)的位置靈敏檢測器更靠近葉片根部定位。