本發(fā)明涉及一種具有壓力傳感器的風(fēng)能設(shè)備以及一種用于運行這種風(fēng)能設(shè)備的方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，風(fēng)能設(shè)備承受具有不同特性的風(fēng)，所述風(fēng)來自不同方向并且以不同強度尤其吹到風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片上。在這種不同的風(fēng)況下，風(fēng)能設(shè)備將由風(fēng)提取的動能轉(zhuǎn)化為電能，并且將所述電能饋入供電網(wǎng)中。在將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能時，風(fēng)能設(shè)備根據(jù)風(fēng)況和預(yù)定的要饋入的電功率在不同的工作點運行，其中尤其由葉片俯仰角和要設(shè)定的發(fā)電機力矩確定每個工作點。

在此，盡可能理想地設(shè)定工作點，以便在考慮長的使用壽命的情況下并且越來越多地在保持小的運行噪音的情況下實現(xiàn)有效率的運行。有效率尤其指的是由可用的風(fēng)產(chǎn)生盡可能高的能量。在此，當(dāng)風(fēng)能設(shè)備建在住宅區(qū)范圍中時，尤其將主要由轉(zhuǎn)子葉片上的湍流產(chǎn)生的運行噪音最小化，以至于居民不會被風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的噪音打擾。

通?！獮榱藵M足上述運行前提——例如以計算機輔助的方式研發(fā)和模擬轉(zhuǎn)子葉片，其中也借助于模型通過在風(fēng)洞中的實際試驗來檢驗由此研發(fā)的轉(zhuǎn)子葉片的實際性能。在研發(fā)時，例如匹配于在建立地點處通常占主導(dǎo)的風(fēng)況地研發(fā)轉(zhuǎn)子葉片。

隨后，風(fēng)能設(shè)備的用于設(shè)定和/或調(diào)節(jié)設(shè)備的理想工作點的控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置匹配于相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片的特性。為此，在控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置中存儲有一種轉(zhuǎn)子葉片模型，所述轉(zhuǎn)子葉片模型在最簡單的情況下由一個或多個換算表建立。然后，借助于轉(zhuǎn)子葉片模型在附加地考慮測量出的風(fēng)況的情況下設(shè)定和/或調(diào)節(jié)工作點，使得實現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片的估計的入流情況。在此，入流情況尤其理解為在轉(zhuǎn)子葉片上的流分布。

據(jù)此，風(fēng)能設(shè)備的控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置考慮分別安裝在風(fēng)能設(shè)備上的轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)定的性能以設(shè)定風(fēng)能設(shè)備的工作點。然而，在這種調(diào)節(jié)和/或控制中得到技術(shù)上的問題：轉(zhuǎn)子葉片的性能在使用壽命期間變化，并且因此在僅考慮預(yù)定的轉(zhuǎn)子葉片模型的情況下不再能夠理想地設(shè)定工作點。

此外，轉(zhuǎn)子葉片的這種老化過程也是在轉(zhuǎn)子葉片模型中不可考慮的，因為所述老化過程與多個——而且偶然的——因素相關(guān)。因此，在轉(zhuǎn)子葉片上的漆層的例如腐蝕、即尤其脫落對在轉(zhuǎn)子葉片表面或轉(zhuǎn)子葉片壁上的流特性產(chǎn)生強烈的影響，所述腐蝕在轉(zhuǎn)子葉片前緣處、尤其在轉(zhuǎn)子葉片的外部區(qū)域中產(chǎn)生。然而，腐蝕尤其與在相應(yīng)的風(fēng)能設(shè)備的環(huán)境空氣中的顆粒的數(shù)量和狀態(tài)相關(guān)，使得不可預(yù)見出現(xiàn)的腐蝕。

據(jù)此，在調(diào)節(jié)的和/或設(shè)定的工作點，在一些運行時間之后，轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)定的入流情況不再對應(yīng)于實際的入流情況。

德國專利和商標局在優(yōu)先申請中檢索到如下現(xiàn)有技術(shù)：WO 2012/122 669 A1和US 7 159 468 B2。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是，找到一種風(fēng)能設(shè)備和一種用于所述風(fēng)能設(shè)備的運行的方法，所述風(fēng)能設(shè)備和方法——尤其與隨著使用壽命變化的轉(zhuǎn)子葉片性能相關(guān)地——實現(xiàn)：風(fēng)能設(shè)備在基本上理想的或最優(yōu)的工作點運行。

本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的風(fēng)能設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求16的用于運行風(fēng)能設(shè)備的方法實現(xiàn)目的。

為此，本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備具有至少一個轉(zhuǎn)動部分、尤其轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)動部分具有至少一個轉(zhuǎn)子葉片。此外，風(fēng)能設(shè)備具有至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片上的光學(xué)的壓力傳感器。在此，作為光學(xué)的壓力傳感器使用任意如下光學(xué)的壓力傳感器，所述光學(xué)的壓力傳感器借助于光導(dǎo)纖維與施加在傳感器上的壓力相關(guān)地改變預(yù)先配置的光，即具有預(yù)定特性、例如預(yù)定的波長的光。

為了變化光的特性，光學(xué)的壓力傳感器例如具有鏡或干涉光柵(Interferenzgitter)，所述干涉光柵通過壓力影響而機械地移動。有利地，這種傳感器具有如下特性：所述傳感器不具有金屬的部件和/或組件進而具有高的電磁兼容性。由此，具有變化的特性的光將關(guān)于實際施加的壓力和壓力波動的信息傳遞到傳感器上進而傳遞到轉(zhuǎn)子葉片上，其中能夠評估這些信息。在轉(zhuǎn)子葉片的表面上的壓力波動也稱作壁壓力波動，所述轉(zhuǎn)子葉片的表面也稱作轉(zhuǎn)子葉片壁。

此外，本發(fā)明基于的認知是：能從施加到轉(zhuǎn)子葉片上的壓力變化推斷出轉(zhuǎn)子葉片的不同入流情況，所述壓力變化得出瞬時壓力值。為了評估，構(gòu)成傳感器的壓力值的頻譜和/或尤其功率密度譜。據(jù)此，轉(zhuǎn)子葉片的入流情況能夠由這些頻譜和/或功率密度譜確定。因此，結(jié)合區(qū)域(Integrationsbereich)與流拓撲(層流的或湍流的邊界層)相關(guān)地具有不同的功率密度譜。

據(jù)此，能夠借助于光學(xué)的壓力傳感器測量作用到轉(zhuǎn)子葉片上的壓力值或壓力差，使得一個或多個轉(zhuǎn)子葉片的實際的入流情況是可測量的而不必從模型中獲取。由此，在調(diào)節(jié)時能夠考慮實際的入流情況，使得尤其也能夠考慮轉(zhuǎn)子葉片的老化過程。此外，與在轉(zhuǎn)子葉片上的常規(guī)傳感器不同，光學(xué)的壓力傳感器能夠持續(xù)運轉(zhuǎn)，因為所述光學(xué)的壓力傳感器相對于靜電電荷和/或快速放電不敏感。

根據(jù)第一有利的實施方式，風(fēng)能設(shè)備的至少一個轉(zhuǎn)子葉片具有至少兩個在轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)和/或抽吸側(cè)上的光學(xué)的壓力傳感器。根據(jù)另一有利的實施方式，至少一個轉(zhuǎn)子葉片具有四個在壓力和抽吸側(cè)上分布的光學(xué)的壓力傳感器。

通過設(shè)置多個分布的壓力傳感器，能夠在轉(zhuǎn)子葉片的表面的不同區(qū)域中測量壓力曲線分布進而能夠測量不同的局部的流動情況，例如層流的和湍流的或局部的有效的調(diào)節(jié)角和入流速度，進而也能夠在位置方面限定流動情況的過渡區(qū)域。關(guān)于在轉(zhuǎn)子運行上的入流速度和調(diào)節(jié)角的分布的信息能夠用于：在風(fēng)切變(即風(fēng)速隨高度的變化)以及風(fēng)向隨高度的變化方面評估風(fēng)場。這些信息能夠用于例如在功率、噪音或負荷方面最優(yōu)地運行設(shè)備。

根據(jù)另一有利的實施方式，光學(xué)的壓力傳感器或其中至少一個光學(xué)的壓力傳感器設(shè)置在后緣的區(qū)域中，例如設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片的輪廓深度的98％處。根據(jù)一個特別有利的實施方式，設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片的位于徑向外部的30％至40％處。

借助于在轉(zhuǎn)子葉片的后緣的區(qū)域中的光學(xué)的壓力傳感器能夠確定瞬時壓力值，所述壓力值尤其在后緣上作用于轉(zhuǎn)子葉片。據(jù)此，在該區(qū)域中的壓力傳感器有利地尤其用于確定在葉片后緣上的湍流。這些壓力波動允許推斷出轉(zhuǎn)子葉片的所發(fā)出的聲功率。為此，例如還形成壓力傳感器的壓力值的功率密度譜或頻譜，其中功率在特定的——與葉片幾何形狀相關(guān)的頻率范圍中——是用于發(fā)出的聲功率的計量單位。尤其，當(dāng)葉片俯仰角和/或發(fā)電機力矩不最優(yōu)地匹配于風(fēng)況進而在轉(zhuǎn)子葉片壁上產(chǎn)生不期望的湍流和/或流分離效應(yīng)時，產(chǎn)生提高的、發(fā)出的聲功率。據(jù)此，在設(shè)定工作點以降低噪音時，有利地考慮借助于在后緣上的光學(xué)的壓力傳感器確定的壓力波動，其方式例如是：依據(jù)功率密度譜的或頻譜的功率或幅值，對調(diào)節(jié)給定值或設(shè)定參數(shù)進行匹配。因此，能夠有利地使風(fēng)能設(shè)備的噪音排放最小化。

根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實施方式，至少一個轉(zhuǎn)子葉片具有多個光學(xué)的壓力傳感器，所述壓力傳感器沿流動方向偏移地設(shè)置。在此，偏移角尤其選擇為，使得定位在下游的壓力傳感器不被定位在上游的壓力傳感器的出現(xiàn)的過渡楔(Transitionskeile)影響。

據(jù)此，壓力傳感器設(shè)置為，使得過渡楔、即楔形構(gòu)成的從層流至湍流的過渡部不影響在下游跟隨的壓力傳感器的測量值或使其測量值失真，其中由于壓力傳感器能夠沿流動方向或朝下游在壓力傳感器后方產(chǎn)生所述湍流。根據(jù)另一特別的實施方式，偏移角與轉(zhuǎn)子葉片的輪廓相關(guān)。在此，根據(jù)另一特殊的實施方式，與輪廓相關(guān)的偏移角——關(guān)于垂直于轉(zhuǎn)子葉片的葉片角調(diào)整軸線定向的輪廓剖切線——位于5°至20°的范圍中、優(yōu)選為15°，其在葉片輪廓前緣(滯點)處起始分別沿著壓力側(cè)和抽吸側(cè)朝后緣伸展。

借助于在葉片剖面的區(qū)域中以這種方式設(shè)置的壓力傳感器，能夠沿著葉片剖面確定壓力值、尤其瞬時壓力值和/或壓力波動，進而能夠求得瞬時壓力結(jié)合區(qū)(Druckintegrationsgebiete)?；谶@些壓力結(jié)合區(qū)，能夠在葉片的整體的入流情況以及升力、阻力和俯仰力矩方面確定空氣動力學(xué)的剖面輪廓的局部工作點，進而評估葉片剖面的一個或多個相應(yīng)的區(qū)域的局部的性能。因此，壓力傳感器也用作風(fēng)速計，所述風(fēng)速計用于確定轉(zhuǎn)子的整體的入流情況并且在此尤其用于確定風(fēng)速。此外，能夠確定過渡層，以便能夠借助于確定過渡層來推斷在風(fēng)能設(shè)備運行中的積冰、污染、腐蝕或塔吞吐量效應(yīng)(Turmdurchgangseffekte)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，轉(zhuǎn)子葉片具有一個或多個凹陷部，其中所述凹陷部或所述凹陷部中的每個尤其最大是2mm深的。此外，所述凹陷部或所述凹陷部中的每個具有光學(xué)的壓力傳感器中的至少一個。光學(xué)的壓力傳感器設(shè)置在凹陷部中是有利的，因為由此基本上維持轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力學(xué)性能。

此外，根據(jù)一個特別的實施例，凹陷部是尤其通過銑削引入轉(zhuǎn)子葉片中的通道。通道一方面具有如下優(yōu)點：可簡單地，即例如通過銑削制造所述通道。另一方面，通道具有如下優(yōu)點：在轉(zhuǎn)子葉片旁流過的空氣能夠基本上沿流動方向到達凹陷部中，進而到達光學(xué)的壓力傳感器的區(qū)域中。

根據(jù)另一實施方式，一個或多個凹陷部由在相應(yīng)的凹陷部的區(qū)域中被移除的犧牲層制造或形成。據(jù)此，在制造轉(zhuǎn)子葉片時，將——對于轉(zhuǎn)子葉片的穩(wěn)定性不重要的——附加的層施加到轉(zhuǎn)子葉片上，尤其施加在應(yīng)設(shè)置光學(xué)的壓力傳感器的區(qū)域中。即使在此僅討論一個層，在此也包含多個材料層。在例如通過銑削制造時，在特定的區(qū)域中移除這些附加施加的層，使得產(chǎn)生凹陷部、尤其通道，然后將一個或多個光學(xué)的壓力傳感器裝入所述凹陷部、尤其通道中。

由于借助于移除的犧牲層產(chǎn)生凹陷部，所以盡管存在凹陷部，但是與不具有光學(xué)的壓力傳感器的轉(zhuǎn)子葉片相比維持了葉片穩(wěn)定性。

根據(jù)另一實施方式，光學(xué)的壓力傳感器通過粘貼固定到凹陷部中。通過粘貼光學(xué)的壓力傳感器避免轉(zhuǎn)子葉片的螺孔或其他機械改變，使得與不具有光學(xué)的傳感器的轉(zhuǎn)子葉片相比基本上維持葉片穩(wěn)定性。

根據(jù)另一實施方式，轉(zhuǎn)子葉片具有一個或多個開口，所述開口用于連接外部環(huán)境與轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部空間。此外，轉(zhuǎn)子葉片具有多個分別帶有至少一個光導(dǎo)纖維的光學(xué)的壓力傳感器。所述光導(dǎo)纖維中的多個光導(dǎo)纖維穿過開口中的至少一個開口被引入轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部空間中。據(jù)此，一個開口用于多個光學(xué)的壓力傳感器的光導(dǎo)纖維，以至于轉(zhuǎn)子葉片對于每個光導(dǎo)纖維而言具有小于一個的開口。由此，與不具有光學(xué)的壓力傳感器的轉(zhuǎn)子葉片相比，具有光學(xué)的壓力傳感器的轉(zhuǎn)子葉片的葉片穩(wěn)定性盡可能維持不變。

根據(jù)另一實施方式，風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)動部分除了轉(zhuǎn)子葉片以外具有導(dǎo)流罩和轉(zhuǎn)子轂。此外，為了光學(xué)的壓力傳感器信號的信息傳遞，光導(dǎo)纖維在轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部空間中伸展至導(dǎo)流罩和/或轉(zhuǎn)子轂中的區(qū)域。因此，僅用于傳遞光學(xué)的壓力傳感器的信號、值和/或信息的光導(dǎo)體在轉(zhuǎn)子葉片的區(qū)域中伸展。這些光纜相對于電磁輻射是不敏感的，進而例如相對于雷擊或其他電磁干擾源是魯棒的。

根據(jù)另一實施方式，每個光學(xué)的壓力傳感器具有兩個光導(dǎo)纖維。第一光導(dǎo)纖維用于輸送具有預(yù)定的特性的光，所述光例如在導(dǎo)流罩和/或轉(zhuǎn)子轂的區(qū)域中產(chǎn)生，而第二光導(dǎo)纖維用于回引具有通過壓力傳感器改變的特性的光。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，風(fēng)能設(shè)備除了轉(zhuǎn)動部分以外具有靜止部分。風(fēng)能設(shè)備的該靜止部分尤其包括風(fēng)能設(shè)備的吊艙，風(fēng)能設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)例如在所述吊艙中進行。根據(jù)本實施方式，風(fēng)能設(shè)備設(shè)置為，用于將借助于光學(xué)的壓力傳感器確定的信號、值和/或信息從轉(zhuǎn)動部分傳遞到靜止部分。為此，風(fēng)能設(shè)備例如具有信號、值和/或信息的無線的傳遞機構(gòu)或經(jīng)由滑環(huán)進行的信息傳遞機構(gòu)。

從風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)動部分到靜止部分的這種信息傳遞的優(yōu)點是：信號、值和/或信息的評估以及調(diào)節(jié)和控制在風(fēng)能設(shè)備的中央?yún)^(qū)域中進行，進而不必在轉(zhuǎn)子葉片中設(shè)置附加的電子機構(gòu)。

根據(jù)一個實施方式，在傳遞之前，將光學(xué)的壓力傳感器的信號、值和/或信息在導(dǎo)流罩和/或轉(zhuǎn)子轂的區(qū)域中轉(zhuǎn)換為電信號，以及根據(jù)另一特殊的實施方式，放大電信號和/或光學(xué)信號。因此，尤其在傳遞和/或轉(zhuǎn)換時最小化信號、值和/或信息的干擾敏感性。

根據(jù)另一實施方式，風(fēng)能設(shè)備具有尤其在風(fēng)能設(shè)備的靜止部分中的至少一個信號處理裝置。信號處理裝置設(shè)置為：用于接收壓力傳感器的值或壓力值，所述值或壓力值也稱作壓力傳感器的信息或信號；以及尤其為了進一步處理而提供和/或評估所述值或壓力值。尤其信號處理裝置用于由所述值求得一個或多個轉(zhuǎn)子葉片的整體的入流情況——或所述入流情況的至少一個部分區(qū)域。據(jù)此，信號處理裝置將光學(xué)的壓力傳感器的尤其所準備的和/或所評估的信號提供給用于風(fēng)能設(shè)備的其他裝置，以便例如將風(fēng)能設(shè)備的運行性能根據(jù)接收的信號和/或信息匹配于轉(zhuǎn)子葉片的實際的入流情況。

根據(jù)一個實施方式，風(fēng)能設(shè)備具有葉片角調(diào)節(jié)裝置，其中信號處理裝置與葉片角調(diào)節(jié)裝置連接，以便在調(diào)節(jié)葉片角時尤其通過對調(diào)節(jié)的給定值進行匹配來考慮光學(xué)的壓力傳感器的由信號處理裝置評估的信號。

根據(jù)另一實施方式，風(fēng)能設(shè)備具有發(fā)電機力矩調(diào)節(jié)裝置，其中信號處理裝置與發(fā)電機力矩調(diào)節(jié)裝置連接。所述連接用于在調(diào)節(jié)發(fā)電機力矩時考慮光學(xué)的壓力傳感器的由信號處理裝置評估的信號。

據(jù)此，能夠根據(jù)光學(xué)的壓力傳感器的信息和信號調(diào)節(jié)葉片角和/或發(fā)電機力矩，以至于能夠最優(yōu)地或理想地設(shè)定和/或調(diào)節(jié)風(fēng)能設(shè)備的工作點。

此外，本發(fā)明包括一種用于運行風(fēng)能設(shè)備的方法，所述風(fēng)能設(shè)備尤其是根據(jù)上文所述的實施方式中的一個實施方式的風(fēng)能設(shè)備。

根據(jù)方法的第一實施例，借助于至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個轉(zhuǎn)子葉片上的光學(xué)的壓力傳感器檢測壓力值、尤其瞬時壓力值。此外，確定壓力值的頻譜和/或功率密度譜，并且由頻譜、功率密度譜和/或由此經(jīng)過一段時間形成的頻譜圖求得轉(zhuǎn)子葉片的入流模型，所述入流模型示出當(dāng)前的入流情況或入流情況的變化。

借助于所確定的入流模型能夠確定：轉(zhuǎn)子葉片俯仰角是否對于滿足所要求的先決條件最優(yōu)地設(shè)定，以及是否能夠在未最優(yōu)地設(shè)定時被改變?yōu)?，使得達到理想的或最優(yōu)的工作點。

此外，借助于所確定的入流模型能夠確定：是否將轉(zhuǎn)子對于主風(fēng)向最優(yōu)地定向。必要時能夠通過吊艙的方位跟蹤補償不利的偏差。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，借助于入流模型檢測在轉(zhuǎn)子葉片的后緣的區(qū)域中的湍流，進而尤其在轉(zhuǎn)子葉片的模型、即例如轉(zhuǎn)子葉片幾何結(jié)構(gòu)的輔助下確定由轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的聲功率。將所確定的聲功率輸送給葉片角調(diào)節(jié)裝置，并且在葉片角調(diào)節(jié)裝置中依據(jù)聲功率、以及尤其也依據(jù)風(fēng)速設(shè)定葉片角調(diào)節(jié)裝置的葉片俯仰角的給定值。借助于葉片角調(diào)節(jié)裝置，在考慮借助于入流模型計算的所確定的當(dāng)前的發(fā)出的聲功率的情況下，能夠降低由風(fēng)能設(shè)備發(fā)出的聲功率。

根據(jù)另一實施方式，借助于入流模型調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機力矩的調(diào)節(jié)裝置的和/或葉片角調(diào)節(jié)裝置的給定值。由此，——尤其即使在“老化的”轉(zhuǎn)子葉片中——在考慮轉(zhuǎn)子葉片的當(dāng)前的性能的情況下，得到風(fēng)能設(shè)備的最優(yōu)的工作點。

根據(jù)另一有利的實施方式，借助于入流模型在后緣的區(qū)域中，尤其在抽吸側(cè)上檢測湍流，并且借助于信號處理裝置確定在壁壓力波動的功率密度譜中的、尤其在低于1000Hz的頻率范圍中的低頻部分的幅值。在功率密度譜中的低頻部分輸送給葉片角調(diào)節(jié)裝置并且在風(fēng)能設(shè)備的葉片角調(diào)節(jié)裝置中為相關(guān)的葉片或所有葉片設(shè)定葉片角調(diào)節(jié)裝置的給定值，使得在壁壓力波動的功率密度譜中的低頻部分的幅值最小化。

因此，在壁壓力波動的功率密度譜中的低頻部分的提高的幅值是用于在葉片的不期望的流分離的標志，并且由葉片角的錯誤的設(shè)定得出，使得在將提到的幅值最小化時通過調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片來抵抗在轉(zhuǎn)子葉片上的流分離。

由此，能夠進一步優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運行或工作點。

附圖說明

在下文中，參照附圖詳細闡述本發(fā)明的其他優(yōu)點和實施例。

圖1示出根據(jù)一個實施例的風(fēng)能設(shè)備的示意視圖；

圖2示出根據(jù)一個實施例的示意示出的轉(zhuǎn)子葉片的抽吸側(cè)的視圖；

圖3示出根據(jù)一個實施例的轉(zhuǎn)子葉片的葉片剖面的示意視圖；

圖4示出借助于壓力傳感器記錄的第一功率密度譜；以及

圖5示出借助于壓力傳感器記錄的第二功率密度譜。

具體實施方式

圖1示出具有塔102和吊艙104的風(fēng)能設(shè)備100。在吊艙104上設(shè)置有轉(zhuǎn)子106，所述轉(zhuǎn)子帶有三個轉(zhuǎn)子葉片108和導(dǎo)流罩110。此外，轉(zhuǎn)子106具有轉(zhuǎn)子轂112，在所述轉(zhuǎn)子轂上固定有轉(zhuǎn)子葉片108。葉片角、即圍繞轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整軸線的轉(zhuǎn)動角是可設(shè)定的，所述調(diào)整軸線基本上垂直于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線。

具有轉(zhuǎn)子葉片108、導(dǎo)流罩110和轉(zhuǎn)子轂112的轉(zhuǎn)子106也稱作風(fēng)能設(shè)備100的轉(zhuǎn)動部分，以及具有塔102的吊艙104稱作靜止部分。轉(zhuǎn)子106在運行中通過風(fēng)置于轉(zhuǎn)動運動中，進而驅(qū)動在吊艙104中的發(fā)電機(未示出)。

圖2示出轉(zhuǎn)子葉片108的抽吸側(cè)的俯視圖。轉(zhuǎn)子葉片108具有葉片前緣10以及葉片后緣12，所述葉片前緣也簡稱為葉片導(dǎo)緣或葉片前邊。轉(zhuǎn)子葉片108根據(jù)風(fēng)向定向，使得風(fēng)從葉片前緣10朝葉片后緣12、即沿對應(yīng)于箭頭方向14的入流方向14沿著葉片表面掠過。此外，示出葉片適配器16，轉(zhuǎn)子葉片108借助于所述葉片適配器固定在葉片轂112上。

此外，示意地通過十字示出光學(xué)的壓力傳感器18，所述壓力傳感器沿入流方向14相繼地以偏移角19錯開地設(shè)置。在此，偏移角19選擇為，使得定位在下游的壓力傳感器18不被設(shè)置在上游的壓力傳感器18的可能出現(xiàn)的過渡楔影響。即使在此為了更好的概覽性以高的偏移角19示出壓力傳感器18，優(yōu)選基于輪廓剖切線20在5°至20°的范圍中選擇偏移角19，所述偏移角是與輪廓相關(guān)的。

從壓力傳感器18引導(dǎo)也稱作玻璃纖維導(dǎo)體的光導(dǎo)纖維21穿過葉片適配器16進入轉(zhuǎn)子轂112中并且在那與變換器22連接，所述變換器將光學(xué)的壓力傳感器的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號，和/或在轉(zhuǎn)換之前和/或之后放大。變換器22與發(fā)送裝置24連接，所述發(fā)送裝置將電信號轉(zhuǎn)換為無線電信號并且傳遞到接收裝置26，所述電信號由光學(xué)信號得到。

接收裝置26位于風(fēng)能設(shè)備100的靜止部分中，例如位于吊艙104中。接收裝置26再將由發(fā)送裝置24接收的信號轉(zhuǎn)換為電信號。此外，接收裝置26與信號處理裝置28連接，以便將光學(xué)的壓力傳感器18的轉(zhuǎn)換的信號傳遞給所述信號處理裝置。

在信號處理裝置28中，將光學(xué)的傳感器18的壓力值或值或者接收的信號、信息進行處理，和/或由此例如確定或產(chǎn)生轉(zhuǎn)子葉片108的入流模型。然后，將入流模型或至少入流模型的隨時間的變化或值域或所選取的、單個的值輸送給葉片角調(diào)節(jié)裝置30和/或發(fā)電機力矩調(diào)節(jié)裝置32。根據(jù)入流模型，在葉片角調(diào)節(jié)裝置30中調(diào)整要調(diào)節(jié)的葉片角的調(diào)節(jié)的給定值；和/或在考慮入流模型的情況下，在發(fā)電機力矩調(diào)節(jié)裝置32中調(diào)整要調(diào)節(jié)的發(fā)電機力矩的給定值。

圖3示例地示出葉片剖面，其中在葉片壁34上在抽吸側(cè)36和壓力側(cè)38上環(huán)繞地設(shè)置有壓力傳感器18。葉片壁34將轉(zhuǎn)子葉片108的內(nèi)側(cè)35與外側(cè)37分離。

使光學(xué)的壓力傳感器18進入未示出的銑削的通道中并且粘貼在那里，使得這些壓力傳感器不伸出葉片壁。為此，在制造轉(zhuǎn)子葉片108時在轉(zhuǎn)子葉片108的表面上施加未示出的犧牲層，所述犧牲層通過在光學(xué)的壓力傳感器18的區(qū)域中進行的銑削而被移除。

圖4在圖表中示出四個壓力傳感器18的功率密度譜。借助于壓力傳感器18通過如下方式確定功率密度譜：測量或求得在葉片壁34上產(chǎn)生的壓力值。這些壓力值是瞬時的，然后隨著時間變化，其中能夠借助于相應(yīng)的壓力傳感器18的頻譜示出壓力值隨時間的變化。例如在信號處理裝置中對于每個壓力傳感器18形成頻譜。可根據(jù)頻譜的功率密度探測特定頻率的和/或頻率范圍的幅值或變化的幅值，所述頻譜的功率密度能夠由傳感器的相應(yīng)的頻譜確定。尤其也可評估功率密度譜的結(jié)合區(qū)域。

已知的是，基本上明確地可通過評估壓力值的頻譜確定不同的入流情況。因此，結(jié)合區(qū)域與流拓撲(層流的或湍流的邊界層)相關(guān)地具有不同的功率密度。

據(jù)此，能夠通過設(shè)置壓力傳感器18將傳感器的各個功率密度譜相互比較，如在圖4中那樣進行。在特定的先決條件下，例如能夠通過以特定方式區(qū)分的功率密度譜由限定定位的壓力傳感器推斷出過渡層的位置。過渡層描述在葉片上的如下層：在所述層上例如層流轉(zhuǎn)化為湍流。在圖4中示例地示出功率密度譜40-46?？煽吹降氖牵β拭芏茸V40明顯與功率密度譜42、44、46不同，由此能夠推斷出過渡層的位置。

據(jù)此，上方的曲線40在此是光學(xué)的壓力傳感器18的功率密度譜40，在該功率密度譜的區(qū)域中存在湍流。下方的三個曲線42至46對應(yīng)于在壓力傳感器18中產(chǎn)生的如下功率密度譜42至44，在該功率密度譜的區(qū)域中存在層流。因此，可借助于光學(xué)的壓力傳感器18在轉(zhuǎn)子葉片108的運行期間確定過渡層，以便最優(yōu)地設(shè)定風(fēng)能設(shè)備100的工作點。

圖5在圖表中示出同一壓力傳感器18在不同的葉片俯仰角的情況下的三個功率密度譜。在頻率范圍48中出現(xiàn)相對高的幅值。該范圍48在此作為一種干擾被忽略。

然而，在不同的葉片角的情況下，頻譜在較低的頻率范圍中不同高度的幅值是用于轉(zhuǎn)子葉片108的發(fā)出的聲功率的標志。據(jù)此，曲線對于不同的葉片俯仰角具有不同的值。據(jù)此，轉(zhuǎn)子葉片的角是可設(shè)定的，使得這些幅值保持低于預(yù)定的閾值或至少保持為最小，以便使轉(zhuǎn)子葉片108的發(fā)出的聲功率最小化。

據(jù)此，光學(xué)的壓力傳感器18的特定頻率的或特定頻率范圍的幅值，尤其在葉片后緣12的區(qū)域中，是用于從轉(zhuǎn)子葉片發(fā)出的聲功率的標志。這些幅值隨著發(fā)出的聲功率增大而升高。據(jù)此，借助于各個光學(xué)的壓力傳感器18的所確定的頻譜或功率密度譜能夠在信號處理裝置中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子葉片的入流模型，在信號處理裝置28中由光學(xué)的壓力傳感器18的隨時間變化的壓力值確定所述頻譜或功率密度譜。因此，入流模型對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子葉片108的葉片壁上存在的壓力分布的示圖。

因此，入流模型例如包括多個功率密度譜，如其在圖4和5中示出那樣。尤其，為每個傳感器記錄功率密度譜，使得對于每個時間點能夠由每個傳感器的功率密度譜形成入流模型。

因此，產(chǎn)生的入流模型可使用在風(fēng)能設(shè)備100的總體調(diào)節(jié)中，以便尤其通過調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片和/或發(fā)電機力矩最優(yōu)地設(shè)定工作點，以至于風(fēng)能設(shè)備100盡可能有效率地且安靜地工作，并且在此機械應(yīng)力是盡可能小的。