[发明专利]测量风力涡轮机的叶片的偏转的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量风力涡轮机的叶片的偏转的装置。

背景技术

现代风力涡轮机的叶片显示出45米或更多的长度。叶片针对其重量、针对其空气动力特性及针对基于叶片性质的电功率的最可能的生成而被优化。

因此，该优化迟早将导致相当灵活且长的叶片。由于叶片的灵活性，出现了在操作中的风力涡轮机的转动叶片的尖端可能撞击塔架的问题。

塔架与叶片尖端之间的距离也被称为“叶片尖/塔架间隙”。

通过监视叶片的尖端来测量转动叶片的偏转是已知的。

一个可能性是在叶片表面上附着应变仪。其主要用于测试目的以在叶片收到旋转移动的应力时收集关于叶片的某些知识。量规（gauge）的安装和用于测量数据的传输的相应总线系统的安装是相当昂贵并耗费时间且精细的。由于系统的整个设备可能被暴露于雷击，所以整个系统不适合于较长时间段。

文献DE 10 2006 054 667 A1描述了一种警告系统，其被布置成防止风力涡轮机的转动转子叶片撞击风力涡轮机塔架。转动叶片的弯曲由传感器确定。该传感器执行光学测量、超声波测量或基于雷达的测量，其被用来确定叶片的弯曲。

文献EP 2 485 011 A1描述了一种测量风力涡轮机叶片的偏转的装置。无源反射器被布置在叶片的尖端处。天线系统被布置在机舱（nacelle）的顶部处并接近于叶片的根端。天线系统被构建为线性天线系统且包含发射天线和接收天线。无源反射器和天线系统被无线电信号耦合，其被经由反射器从发射天线朝着接收天线发送。接收天线与评估单元相连，其准备基于接收无线电信号的确定相角来测量叶片的偏转。

如DE 10 2006 054 667 A1中和EP 2 485 011 A1中所描述的解决方案导致“叶片尖/塔架间隙”，其并不是足够精确的，因为这些解决方案信任类似于反射器和传感器之类的无源元件。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种用来以高的和准确的方式测量风力涡轮机的叶片的偏转的改进装置。

通过权利要求1的特征达到此目的。本发明的优选实施例由从属权利要求解决。

根据发明的装置，风力涡轮机的叶片的偏转被确定。发射机被接近于叶片的尖端布置，而接收机被接近于叶片的根端布置。发射机和接收机准备用于从发射机发送到接收机的监视信号的无线传输。

监视系统被接近于叶片的根端布置。监视系统准备生成监视信号。

监视系统通过电缆约束通信线路与发射机相连，因此监视信号被从监视系统传输至发射机。该监视系统甚至与接收机相连，因此监视信号被从接收机传输到监视系统。

该监视系统准备基于传输的监视信号来确定叶片的偏转。

发明的装置允许针对叶片偏转确定准确的结果。因此，能够由优化的风力涡轮机叶片来保持“叶片尖/塔架间隙”。

发明的装置是基于导致关于叶片偏转的准确信息的有源部件。

发明的装置允许降低叶片的复杂性。不再存在对以过度的方式浪费叶片材料而仅仅为了减少叶片偏转的需要。因此能够降低转子的成本且甚至转子的质量，导致更平衡的转子装置。

由于此，甚至减少了作用于转子及其轴承上的重力负荷，增强了风力涡轮机的可靠性和寿命。

另外，也能够减少现在被用来增加“叶片尖/塔架间隙”的叶片的预弯曲。

因此，减少了或者甚至避免了针对预弯曲叶片发生的运输问题。

在优选配置中，监视系统与紧急停止系统（emergency-stop-system）相连。该紧急停止系统被布置成并准备一旦叶片的偏转超过某个阈值值、就停止风力涡轮机操作。

因此，在最坏情况下，能够发起风力涡轮机的相当快速的紧急停止。

紧急停止系统是改进安全系统的一部分，因为叶片偏转被连续地监视。

如果叶片偏转超过给定阈值值，则发起安全停止序列。

因此，能够通过叶片材料的一定减少来降低叶片的硬度。这导致改善的叶片灵活性，并且其又导致用于制造叶片的降低的成本。

叶片偏转和此知识与紧急停止系统的组合的组合导致廉价、容易且准确的风力涡轮机安全系统。

在优选配置中，发射机、接收机和监视系统是有源雷达系统的一部分。

在有源雷达系统解决方案的优选配置中，监视系统准备基于传输监视信号的到达角数据来确定叶片的偏转。

在有源雷达系统解决方案的优选配置中，监视系统准备基于传输监视信号的飞行时间数据来确定叶片的偏转。