[发明专利]测量风力涡轮机上的载荷的方法

说明书

本发明公开了一种测量风力涡轮机上的载荷的方法以及一种用于这种载荷测量的风力涡轮机。风力涡轮机包括至少一个转子叶片和与转子叶片相关联的至少一个载荷传感器。至少一个载荷传感器位于转子叶片远离转子叶片的翼弯矩轴线和边缘弯矩轴线的位置处。在该位置处，转子叶片上的载荷的襟翼弯矩分量和边缘弯矩分量是可测量的。从载荷传感器测量载荷值，并且测量的载荷值被用于确定载荷的襟翼弯矩分量和载荷的边缘弯矩分量，并且可选地或附加地确定载荷的轴向力分量。

技术领域

本发明涉及一种测量风力涡轮机上的载荷的方法，以及一种用于这种载荷测量的风力涡轮机。

背景技术

仔细控制风力涡轮机的部件的载荷，以最大限度地提高效率，并尽量减少磨损和损坏。载荷传感器通常安装在风力涡轮机上，典型地安装在转子叶片上。这些传感器需要提供对涡轮机上载荷的精确测量，并且传感器还需要定期校准，以便确定和追踪由传感器测量的值与涡轮机部件上的实际载荷之间的任何偏移。

在先前考虑的用于测量风力涡轮机上的载荷的系统中，在每个转子叶片上存在单一传感器。其只测量沿“襟翼”或“襟翼方向”的弯矩。

在另一个以前的系统中，存在四个传感器可以测量沿襟翼方向和边缘方向两者的弯矩。传感器安装在叶片的根部，并与主弯矩轴线、“襟翼”和“边缘”对齐，如图3所示，转子叶片组件的根部处的横截面。转子叶片组件(300)具有由虚线304表示的外侧叶片部分和具有圆周302的叶片根部。四个传感器(306)安装在叶片根部的圆周上。第一对传感器安装成与边缘弯矩轴线(308)(穿过叶片的前后边缘的轴线)对齐并位于其相反两端处。第二对被安装成与襟翼轴线(310)(正交于边缘轴线)对齐并位于其相反两端处。

每一个轴线具有两个传感器允许用于抵消轴向力(即重力和离心力)并提供更纯粹弯矩的差动测量。

叶片设计在沿主轴线安装传感器(例如，带有内部腹板的结构性外壳叶片)时产生了问题。也可能有其他硬件，或典型的避雷导体阻碍传感器对齐。先前的用于叶片载荷传感器的校准和操作的实施方式要求传感器沿主弯矩轴线放置，以便提供精确的测量和校准。因此，它们结合有不准确性，对未来开发而言不够灵活。由于所需的传感器数量多，以及安装和维修的复杂性，它们也可能是昂贵的。

其他先前的系统已经在不同位置使用了成对传感器，例如每一个传感器位于边缘轴线和襟翼轴线上的成对传感器，或者一对传感器与一个轴线对齐而单一传感器与另一个轴线对齐。然而，这些要求传感器与主轴线对齐，或者至少与轴线平行配对，因为它们将力分别沿边缘方向或襟翼方向分解。

本发明旨在解决这些问题，并对已知的装置和方法进行改进。

发明内容

在所附权利要求中阐述了本发明的各方面和实施方式。

总的来说，本发明的第一方面的实施方式可以提供一种测量风力涡轮机上的载荷的方法，风力涡轮机包括至少一个转子叶片和与转子叶片相关联的至少一个载荷传感器，其中所述至少一个载荷传感器定位在转子叶片上的远离转子叶片的襟翼弯矩轴线和边缘弯矩轴线的位置处，于是转子叶片上的载荷的襟翼弯矩分量和边缘弯矩分量是可测量的，所述方法包括：测量来自载荷传感器的载荷值；并且使用测量出的载荷值来确定：载荷的襟翼弯矩分量；和载荷的边缘弯矩分量。

使用相同传感器测量襟翼和边缘分量允许使用离轴的传感器，所述传感器不需要与边缘或襟翼轴线中的一个对齐。传感器可能处于距一个或多个轴线的偏离位置，或者显著地或基本上离轴，或者不与一个或另一个轴线对齐。传感器也可能不是差分对传感器的一部分。

一个或多个传感器是离轴的意味着涡轮机系统可以更容忍传感器的放置，因为传感器可以放置在阻碍与轴线对齐的障碍物周围。这继而减少了维修访问以重新安装传感器。较少的竞争/阻碍部件也可能导致更长的部件和传感器寿命。