專利名稱：用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所述的主題大體涉及用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，且更具體而言，涉及包括配置成測量轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
因為許多已知的風(fēng)力渦輪機(jī)為公用電網(wǎng)提供電功率，至少一些風(fēng)力渦輪機(jī)具有有助于供應(yīng)較大的電功率量的較大的構(gòu)件(例如，直徑超過三十米的轉(zhuǎn)子)。然而，較大的構(gòu)件通常經(jīng)受由風(fēng)切變、偏航失準(zhǔn)和/或紊流導(dǎo)致的增大的載荷(例如，非對稱的載荷)，且已知增大的載荷會助長轉(zhuǎn)子葉片和/或風(fēng)力渦輪機(jī)的其它構(gòu)件上的顯著的疲勞循環(huán)。至少一些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)包括固定在塔架頂部上的機(jī)艙。機(jī)艙包括通過軸聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的轉(zhuǎn)子組件。在已知的轉(zhuǎn)子組件中，多個轉(zhuǎn)子葉片從轉(zhuǎn)子延伸。該轉(zhuǎn)子葉片定向成使得從轉(zhuǎn)子葉片上經(jīng)過的風(fēng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動且使軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生電力。已知的轉(zhuǎn)子葉片大體會經(jīng)受來自環(huán)境元素的操作損害，諸如風(fēng)切變，極端溫度，結(jié)冰和一般的機(jī)械磨損。此外，已知的轉(zhuǎn)子葉片可經(jīng)受導(dǎo)致疲勞開裂和/或故障的應(yīng)力，疲勞開裂和/或故障可最終導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)的次優(yōu)的性能。至少一些已知的監(jiān)測系統(tǒng)包括應(yīng)變計，其聯(lián)接到已知的轉(zhuǎn)子葉片的根部部分，且配置成測量根部部分處的應(yīng)變。用于監(jiān)測一些已知的轉(zhuǎn)子葉片的傳統(tǒng)的方法包括手動檢查，其可能不頻繁、昂貴和/或耗時，并且在可解決次優(yōu)的性能之前引入了不合需要的延遲和花費。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括在根部部分和頂端部分之間延伸的側(cè)壁。轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片側(cè)壁的光纖束。該光纖束具有從根部部分朝向頂端部分延伸的長度。多個傳感器聯(lián)接到光纖束。該多個傳感器中的各個傳感器沿著光纖束沿軸向隔開，且配置成用以傳送表示轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)部分的位置的信號。在另一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架、聯(lián)接到塔架上的機(jī)艙、可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機(jī)艙的轂以及聯(lián)接到轂的至少一個轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括至少一個限定從轉(zhuǎn)子葉片的根部部分朝向頂端部分延伸的腔的側(cè)壁。該葉片側(cè)壁在前緣和沿軸向隔開的后緣之間延伸。光纖束聯(lián)接到葉片側(cè)壁。該光纖束具有從根部部分朝向頂端部分延伸的長度。多個傳感器聯(lián)接到光纖束。該多個傳感器中的各個傳感器沿著光纖束沿軸向隔開， 且配置成用以傳送表示轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)部分的位置的信號。在又一方面，提供了一種用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的方法。轉(zhuǎn)子葉片包括在前緣和后緣之間延伸的側(cè)壁。該轉(zhuǎn)子葉片在根部部分和頂端部分之間延伸。該方法包括操作性地將光纖束聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片。該光纖束從轉(zhuǎn)子葉片的根部部分朝向頂端部分延伸。 該光纖束具有沿著轉(zhuǎn)子葉片的中心線軸線延伸的長度。多個傳感器聯(lián)接到光纖束。該多個傳感器的各個傳感器沿著光纖束的長度沿軸向隔開。各個傳感器將至少一個表示轉(zhuǎn)子葉片相應(yīng)部分的位置的信號傳送到測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)至少部分地基于所接收的信號計算轉(zhuǎn)子葉片的偏轉(zhuǎn)。


圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。圖2是用于圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的包括示例性轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。圖3是圖2中所示的轉(zhuǎn)子葉片的沿著剖面線3-3的截面圖。圖4是沿著區(qū)域4-4得到的圖2中所示的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)的一部分的截面圖。圖5是示出了圖2中所示的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)的框圖。圖6是示出了用于操作用于圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。部件列表
10 風(fēng)力渦輪機(jī)12 轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)14 塔架16 支承面18 機(jī)艙20 發(fā)電機(jī)22 齒輪箱24 轉(zhuǎn)子26 轉(zhuǎn)子軸28 轂30 轉(zhuǎn)子葉片32 葉片根部部分34 載荷傳遞區(qū)36 翼展方向軸線37 風(fēng)的方向
權(quán)利要求
1.一種用于與風(fēng)力渦輪機(jī)(10) —起使用的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片(30)，所述轉(zhuǎn)子葉片包括在根部部分(50)和頂端部分(5 之間延伸的側(cè)壁64)，所述轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片側(cè)壁的光纖束(76)，所述光纖束具有從所述根部部分朝向所述頂端部分延伸的長度；和，聯(lián)接到所述光纖束的多個傳感器(48)，所述多個傳感器中的各個傳感器沿著所述光纖束沿軸向隔開，且配置成用以傳送表示所述轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)部分的位置的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，還包括通信地耦聯(lián)到各個傳感器G8)的測量系統(tǒng)(46)，以便從各個所述傳感器接收信號，所述測量系統(tǒng)配置成基于所接收的信號計算所述轉(zhuǎn)子葉片(30)的偏轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述光纖束(76)包括多芯光纖(104)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，各個傳感器包括光纖布拉格光柵(112)，以用于傳送表示所述傳感器0 的光路長度的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，還包括定位在所述根部部分(50)附近的第一傳感器(48)，以及定位在所述頂端部分(5 附近的第二傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述測量系統(tǒng)06)配置成計算所述頂端部分(5 相對于所述根部部分(50)的沿著所述轉(zhuǎn)子葉片(30)的翼展方向軸線(36)的位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述光纖束(76)從所述轉(zhuǎn)子葉片(30)的前緣(66)延伸到后緣(68)，所述轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)還包括定位在所述前緣附近的第三傳感器以及定位在所述后緣附近的第四傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，所述測量系統(tǒng)06)配置成計算所述前緣(66)相對于所述后緣(68)的沿著所述轉(zhuǎn)子葉片(30)的弦向軸線(70) 的位移。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，其特征在于，還包括操作性地耦聯(lián)到槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)G4)上的控制系統(tǒng)(116)，所述控制系統(tǒng)配置成至少部分地基于計算出的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子葉片(30)的槳距。
10.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，包括塔架(14)；聯(lián)接到所述塔架的機(jī)艙(18)；可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述機(jī)艙的轂08)；聯(lián)接到所述轂的至少一個轉(zhuǎn)子葉片(30)，所述轉(zhuǎn)子葉片包括限定從所述轉(zhuǎn)子葉片的根部部分(50)朝向頂端部分(5 延伸的腔的至少一個側(cè)壁，所述葉片側(cè)壁(54)在前緣(66) 和沿軸向隔開的后緣(68)之間延伸；聯(lián)接到所述葉片側(cè)壁的光纖束(76)，所述光纖束具有從所述根部部分朝向所述頂端部分延伸的長度(82)；以及，聯(lián)接到所述光纖束的多個傳感器(48)，所述多個傳感器中的各個傳感器沿著所述光纖束沿軸向隔開，且配置成用以傳送表示所述轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)部分的位置的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)(12)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片(30)，該轉(zhuǎn)子葉片包括在根部部分(50)與頂端部分(52)之間延伸的側(cè)壁(54)。轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)測系統(tǒng)包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片側(cè)壁的光纖束(76)，該光纖束具有從根部部分朝向頂端部分延伸的長度；以及聯(lián)接到光纖束的多個傳感器(48)，該多個傳感器中的各個傳感器沿著光纖束沿軸向隔開，且配置成用以傳送表示轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)部分的位置的信號。
文檔編號F03D7/04GK102562468SQ20111043776
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者T·B·克里布斯 申請人:通用電氣公司