專利名稱：用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪葉片與塔架壁之間的接近性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 主題大體涉及風(fēng)力渦輪，更具體地涉及用于檢測(cè)渦輪葉片相對(duì)于塔架壁的接近性以便防止塔架撞擊的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力被認(rèn)為是目前可利用的最清潔、最環(huán)保的能源之一，并且風(fēng)力渦輪在這方面獲得增加的關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪典型地包括塔架、發(fā)電機(jī)、變速箱、機(jī)艙以及一個(gè)或更多個(gè)渦輪葉片。渦輪葉片使用已知的箔原理從風(fēng)中捕獲動(dòng)能并且通過旋轉(zhuǎn)能傳輸動(dòng)能以轉(zhuǎn)動(dòng)軸，軸將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到變速箱，或者如果不使用變速箱，則直接聯(lián)接到發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成可被配置到電網(wǎng)的電能。為了確保風(fēng)力保持為可行的能源，做出努力以通過改變風(fēng)力渦輪的尺寸和容量來提高能量輸出。一種這樣的改變是增加渦輪葉片的長度。然而，如眾所周知的，渦輪葉片的偏轉(zhuǎn)是葉片長度連同風(fēng)速、渦輪操作狀態(tài)以及渦輪剛度的函數(shù)。因此，更長的渦輪葉片經(jīng)受增加的偏轉(zhuǎn)力，特別是當(dāng)風(fēng)力渦輪在高風(fēng)速條件下操作時(shí)。這些增加的偏轉(zhuǎn)力不僅在渦輪葉片和其它風(fēng)力渦輪構(gòu)件上產(chǎn)生疲勞，而且也可能增加渦輪葉片撞擊塔架的風(fēng)險(xiǎn)。塔架撞擊可顯著地?fù)p壞渦輪葉片和塔架，且在一些情形下可能甚至使整個(gè)風(fēng)力渦輪垮掉。已知使用各種類型的有源或機(jī)械傳感器來檢測(cè)渦輪葉片偏轉(zhuǎn)的裝置和系統(tǒng)。美國專利No. 6，619，918描述了在渦輪葉片上使用光纖應(yīng)變儀來測(cè)量葉片上的負(fù)荷和根據(jù)所測(cè)量的負(fù)荷推導(dǎo)出頂端間隙。美國專利No. 7，059，822描述了一種系統(tǒng)，其中梁聯(lián)接到葉片且葉片的偏轉(zhuǎn)根據(jù)梁的偏轉(zhuǎn)的量來確定。美國專利No. 7，246，991描述了一種用于避免塔架撞擊的控制系統(tǒng)，其使用來自測(cè)量渦輪葉片的偏轉(zhuǎn)的傳感器的信號(hào)。描述了幾種可能的傳感器類型，包括應(yīng)變儀、安裝在葉片中的加速度計(jì)和有源雷達(dá)裝置。傳統(tǒng)的傳感器和相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜和昂貴，且校準(zhǔn)這些傳感器可能相當(dāng)復(fù)雜和耗時(shí)。而且，傳感器通常限于檢測(cè)在塔架上的單一周向位置處葉片的存在。然而，機(jī)艙實(shí)際上可處于相對(duì)于塔架的任何旋轉(zhuǎn)位置，其可導(dǎo)致葉片在安裝在塔架上的傳感器(即，接收器或發(fā)射器構(gòu)件)的相對(duì)側(cè)經(jīng)過塔架。因此，需要一種葉片偏轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)，其在機(jī)械上簡單、結(jié)實(shí)并且圍繞塔架的整個(gè)圓周提供葉片的可靠檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本主題的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文的描述中部分地提出，或者可從該描述中顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而習(xí)得。在一個(gè)方面中，提供一種獨(dú)特的傳感器系統(tǒng)用于監(jiān)控任何形式的風(fēng)力渦輪的渦輪葉片的偏轉(zhuǎn)，風(fēng)力渦輪包括至少一個(gè)葉片，其安裝到由在塔架頂部的機(jī)艙支撐的轉(zhuǎn)子輪轂。 該系統(tǒng)包括第一構(gòu)件，其構(gòu)造在渦輪葉片中的每一個(gè)上；和第二構(gòu)件，其構(gòu)造在塔架上一定高度處以便在葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過塔架時(shí)檢測(cè)第一構(gòu)件的存在。第二構(gòu)件生成對(duì)應(yīng)的參數(shù)或值，諸如電壓或電流，其指示葉片與塔架之間的距離。第二構(gòu)件基本上完全地圍繞塔架的圓周設(shè)置以便在機(jī)艙相對(duì)于塔架的任何旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)葉片。本發(fā)明可利用有源或無源檢測(cè)系統(tǒng)。例如，第一構(gòu)件可以是與相應(yīng)的單獨(dú)的葉片構(gòu)造在一起的任何形式的有源發(fā)射器，而第二構(gòu)件包括圍繞塔架設(shè)置的環(huán)形陣列或接收器。替代地，第二構(gòu)件可為有源構(gòu)件，而第一構(gòu)件可為無源接收器。在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)可構(gòu)造任何形式的有源系統(tǒng)以提供圍繞塔架的圓周的完全的檢測(cè)覆蓋。

在一個(gè)尤其獨(dú)特的實(shí)施例中，該傳感器系統(tǒng)是完全無源的。希望地，動(dòng)力無需供應(yīng)給第一構(gòu)件或第二構(gòu)件中的任一個(gè)。例如，該系統(tǒng)可為無源感應(yīng)系統(tǒng)，其中通過在離第二構(gòu)件的限定距離內(nèi)第一構(gòu)件的存在而在第二構(gòu)件中感應(yīng)出可測(cè)量的參數(shù)或值(例如，電流、 電壓或其它電性質(zhì))。在該實(shí)施例中，第一構(gòu)件可為附連到渦輪葉片中的每一個(gè)的磁源(例如，嵌入于葉片頂端中的磁體)，而第二構(gòu)件可為圍繞塔架形成的檢測(cè)器線圈。當(dāng)磁源在限定距離內(nèi)經(jīng)過檢測(cè)器線圈時(shí)，磁源在檢測(cè)器線圈中感應(yīng)出電流，其中電流的幅度提供葉片與塔架之間的距離的指示。在又一實(shí)施例中，控制器可與檢測(cè)器線圈相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造成當(dāng)葉片與塔架之間的距離到達(dá)設(shè)定值時(shí)生成控制信號(hào)以采取行動(dòng)以避免葉片撞擊。在另一方面中，本發(fā)明可包括一種風(fēng)力渦輪，其包括塔架、可旋轉(zhuǎn)地安裝在塔架頂部上的機(jī)艙以及聯(lián)接到機(jī)艙的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括輪轂和從輪轂向外延伸的至少一個(gè)渦輪葉片。風(fēng)力渦輪可包括上文所討論的和下文更詳細(xì)描述的任何形式的葉片偏轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)。參考下文的描述和所附權(quán)利要求，本主題的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。合并于本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出本主題的實(shí)施例并且與描述一起用于解釋本主題的原理。


本主題的完整的且可實(shí)施的公開，包括其最佳實(shí)施方式，參考附圖在說明書中向本領(lǐng)域技術(shù)人員提出，在附圖中圖1提供風(fēng)力渦輪的透視圖；圖2提供根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的側(cè)視圖；以及，圖3提供根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的側(cè)視圖。附圖標(biāo)記構(gòu)件10風(fēng)力渦輪12塔架14支撐系統(tǒng)16機(jī)艙18轉(zhuǎn)子20輪轂22葉片24葉根26負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)28風(fēng)向
30旋轉(zhuǎn)軸線32槳距調(diào)整系統(tǒng)34變槳軸線

36控制器38偏航軸線40偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42葉片間隙距離43高度44場(chǎng)控制器(park controller)46有源信號(hào)50傳感器系統(tǒng)52第一構(gòu)件54發(fā)射器56磁體58第二構(gòu)件60接收器62繞組/線圈64控制器
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參考本主題的實(shí)施例，其中的一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中示出。通過解釋本主題而不是限制本主題來提供每個(gè)示例。實(shí)際上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，在不偏離本主題的范圍或精神的情況下在本主題中可做出各種改變和變更。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出或描述的特征可與另一個(gè)實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生又一實(shí)施例。 因此，意圖是本主題覆蓋屬于所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這種改變和變更。圖1示出水平軸線式風(fēng)力渦輪10的透視圖。然而應(yīng)理解的是風(fēng)力渦輪10可為豎直軸線式風(fēng)力渦輪。風(fēng)力渦輪10包括從支撐系統(tǒng)14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機(jī)艙16以及聯(lián)接到機(jī)艙16的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂20和聯(lián)接到輪轂20且從輪轂20向外延伸的一個(gè)或更多個(gè)渦輪葉片22。塔架12由管狀金屬、混凝土或任何其它合適的材料制成并且構(gòu)造在支撐結(jié)構(gòu)14上。渦輪葉片22通?？删哂惺癸L(fēng)力渦輪10能夠如所設(shè)計(jì)的起作用的任何合適的長度。例如，渦輪葉片22可具有范圍從大約15米(m)至大約91m的長度。渦輪葉片22圍繞輪轂20間隔開以有助于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)以使動(dòng)能能夠從風(fēng)中轉(zhuǎn)化成可用的機(jī)械能并且隨后轉(zhuǎn)化成電能。具體而言，輪轂20可以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到定位在機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)(未示出) 以允許產(chǎn)生電能。另外，通過將葉根部分24在多個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)26聯(lián)接到輪轂20，渦輪葉片22可與輪轂20配合。因此，引起到渦輪葉片22的任何負(fù)荷經(jīng)由負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)26轉(zhuǎn)移到輪轂20。如在示出的實(shí)施例中所示，風(fēng)力渦輪還可包括在機(jī)艙16內(nèi)或在風(fēng)力渦輪10或支撐系統(tǒng)14上或中的任何位置的渦輪控制系統(tǒng)或渦輪控制器36?？刂破?6可構(gòu)造成控制風(fēng)力渦輪10的各種操作模式(例如，起動(dòng)或停機(jī)順序)。此外，控制器36可構(gòu)造成經(jīng)由槳距調(diào)整系統(tǒng)32控制渦輪葉片中的每一個(gè)相對(duì)于變槳軸線34的槳距角或葉片槳距以通過調(diào)整至少一個(gè)渦輪葉片22相對(duì)于風(fēng)的角位置來控制由風(fēng)力渦輪10所產(chǎn)生的負(fù)荷和動(dòng)力。另夕卜，當(dāng)風(fēng)向28變化時(shí)，控制器36可構(gòu)造成控制機(jī)艙16圍繞偏航軸線38的偏航方向以相對(duì)于風(fēng)向28定位渦輪葉片22。例如，控制器36可控制機(jī)艙16的偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)40 (圖2和圖 3)以便使機(jī)艙16圍繞偏航軸線38旋轉(zhuǎn)。 在風(fēng)力渦輪10的操作期間，風(fēng)從方向28撞擊渦輪葉片22，這引起轉(zhuǎn)子18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。當(dāng)渦輪葉片22旋轉(zhuǎn)且經(jīng)受離心力時(shí)，它們也經(jīng)受各種力和彎曲力矩。因此，渦輪葉片22可從中性的或非偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)到偏轉(zhuǎn)位置。例如，非偏轉(zhuǎn)的葉片間隙距離42 (圖1)代表當(dāng)葉片22處于非偏轉(zhuǎn)的位置時(shí)渦輪葉片22與塔架12之間的距離。然而， 作用在渦輪葉片22上的力和彎曲力矩可引起葉片22朝向塔架12偏轉(zhuǎn)，減小總的葉片間隙 42。隨著空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)荷增加，過度的力和彎曲力矩可造成渦輪葉片22中的一個(gè)或更多個(gè)撞擊塔架12，導(dǎo)致顯著的損壞和停機(jī)時(shí)間。圖2示出傳感器系統(tǒng)50的一個(gè)實(shí)施例，其可與風(fēng)力渦輪10構(gòu)造在一起用于在葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過塔架12時(shí)檢測(cè)葉片22相對(duì)于塔架12的相對(duì)位置。在該實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng) 50包括構(gòu)造在至少一個(gè)渦輪葉片22上的第一構(gòu)件52。第二構(gòu)件58構(gòu)造在塔架12上一定高度43處以便在葉片22特別是葉片22的頂端旋轉(zhuǎn)經(jīng)過塔架時(shí)12檢測(cè)第一構(gòu)件52的存在。第二構(gòu)件58生成可測(cè)量的參數(shù)或值，諸如電壓、電流或指示葉片22與塔架12之間的間隙距離42的其它電性質(zhì)。第二構(gòu)件58基本上完全地包圍塔架12的圓周且能圍繞第二構(gòu)件的整個(gè)周邊檢測(cè)葉片(經(jīng)由第一構(gòu)件52)以便在機(jī)艙16相對(duì)于塔架12的任何旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)葉片22。第二構(gòu)件58具有一定檢測(cè)范圍以便適應(yīng)葉片22可撞擊塔架的不同高度。該撞擊高度可取決于任意數(shù)目的因素包括葉片槳距、偏航、負(fù)荷等而變化。傳感器系統(tǒng)50可根據(jù)各種檢測(cè)原理進(jìn)行操作。例如，系統(tǒng)50可為有源系統(tǒng)，其中第一構(gòu)件52或第二構(gòu)件58中的一個(gè)為有源發(fā)射器，而另一個(gè)相應(yīng)構(gòu)件為無源接收器。在圖2所示的實(shí)施例中，第一構(gòu)件52被描繪為有源裝置54，其傳輸信號(hào)(由箭頭46所示)， 該信號(hào)由接收器60接收用于處理。這種類型的有源系統(tǒng)可為發(fā)光系統(tǒng)、聲系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)寸。在又一實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)50可為無源系統(tǒng)。換言之，在第二構(gòu)件58的位置檢測(cè)葉片不取決于第一構(gòu)件52與第二構(gòu)件58之間信號(hào)的有源傳輸和接收。希望地，無源系統(tǒng)無需供應(yīng)動(dòng)力到構(gòu)件52、58中的任一個(gè)，這顯著地簡化了系統(tǒng)50和降低了系統(tǒng)50的成本。圖3示出尤其獨(dú)特的無源傳感器系統(tǒng)50，其根據(jù)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行操作。通過在離塔架12的限定距離42內(nèi)第一構(gòu)件52的存在而在第二構(gòu)件58中感應(yīng)出可測(cè)量的性質(zhì)。 基于法拉第感應(yīng)定律的電磁感應(yīng)系統(tǒng)是這種原理的眾所周知的示例。根據(jù)該原理，變化的磁場(chǎng)將在線圈(通常被稱作“探測(cè)線圈”)中感應(yīng)出與線圈中變化的磁場(chǎng)成比例的電壓。該感應(yīng)電壓形成與場(chǎng)的變化率成比例的電流。探測(cè)線圈的敏感性取決于芯的磁導(dǎo)性和線圈匝的面積和數(shù)量。因?yàn)樘綔y(cè)線圈僅當(dāng)它們處于變化的磁場(chǎng)中時(shí)工作，所以探測(cè)線圈通常在靜止的或緩慢變化的磁場(chǎng)中沒有用。然而，它們特別好地適合于本風(fēng)力渦輪實(shí)施例，其中葉片相對(duì)于塔架(特別是葉片頂端)的速度相當(dāng)大。此外，該裝置并不昂貴且容易與風(fēng)力渦輪構(gòu)件構(gòu)造在一起。再次參考圖3，感應(yīng)傳感器系統(tǒng)50可包括附連到渦輪葉片22中的每一個(gè)的磁源。 例如，單獨(dú)的磁體56可以通常在葉片的頂端附近嵌入每個(gè)葉片22中。檢測(cè)器線圈6圍繞塔架12在一定高度處形成，在此處葉片頂端在葉片撞擊中將接觸塔架12。磁體56可足夠強(qiáng)力以確保無論葉片槳距如何，它由線圈62檢測(cè)。替代地，多個(gè)磁體56可圍繞葉片設(shè)置以確保在任何相對(duì)方向檢測(cè)葉片22。線圈62可為圍繞塔架12纏繞的多個(gè)銅線，或者可包括并入了線圈且安裝到塔架12上的預(yù)制套筒或其它裝置。當(dāng)磁體56經(jīng)過線圈62時(shí)，在線圈 62中感應(yīng)的電壓產(chǎn) 生較短但可檢測(cè)且可測(cè)量的電流尖峰。電流尖峰的幅度指示葉片22與塔架12之間的距離42且因此可用在控制系統(tǒng)或電路系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)或電路系統(tǒng)監(jiān)控葉片間隙42且在距離42接近危險(xiǎn)限度的情況下采取校正行動(dòng)。例如，圖3示意性地描繪了與線圈62通信的控制器64?？刂破?4將由線圈 62產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀粋鬟f到渦輪控制器36的控制信號(hào)，渦輪控制器36可作用于信號(hào)以執(zhí)行預(yù)防的校正行動(dòng)來避免塔架撞擊。替代地，控制器36可構(gòu)造成響應(yīng)于超過預(yù)定的葉片偏轉(zhuǎn)閾值的一個(gè)或更多個(gè)渦輪葉片22的葉片偏轉(zhuǎn)來反應(yīng)性地執(zhí)行校正行動(dòng)。無論如何， 校正行動(dòng)可允許風(fēng)力渦輪10能夠適應(yīng)變化的操作條件，變化的操作條件原本可能導(dǎo)致渦輪葉片22上顯著的空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)荷?？刂破?6反應(yīng)性地執(zhí)行校正行動(dòng)所需的葉片偏轉(zhuǎn)的程度或幅度在風(fēng)力渦輪之間可能不同。例如，預(yù)定的葉片偏轉(zhuǎn)閾值可取決于風(fēng)力渦輪10的操作條件、渦輪葉片22的厚度、渦輪葉片22的長度以及許多其它因素。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪葉片22的預(yù)定的葉片偏轉(zhuǎn)閾值可等于非偏轉(zhuǎn)的葉片間隙42的70%。在控制器36確定渦輪葉片偏轉(zhuǎn)已超過該閾值的情況下，它可執(zhí)行校正行動(dòng)以防止塔架撞擊。由控制器36執(zhí)行的校正行動(dòng)可采取許多形式。例如，校正行動(dòng)可包括改變一個(gè)或更多個(gè)葉片22的葉片槳距用于轉(zhuǎn)子18部分的或完全的回轉(zhuǎn)。如上文所示，這可通過控制槳距調(diào)整系統(tǒng)32來實(shí)現(xiàn)。通常，改變渦輪葉片22的葉片槳距通過增加平面外剛度而減小葉片偏轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，校正行動(dòng)可包括通過增加定位于機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)(未示出) 上的扭矩要求而改變風(fēng)力渦輪10上的葉片負(fù)荷。這減小了渦輪葉片22的旋轉(zhuǎn)速度，從而潛在地減小了作用于葉片22的表面上的空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)荷。替代地，校正行動(dòng)可包括使機(jī)艙16偏航以改變機(jī)艙16相對(duì)于風(fēng)向28(圖1)的角度。偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)40典型地用于改變機(jī)艙16的角度使得渦輪葉片22相對(duì)于盛行風(fēng)恰當(dāng)?shù)爻山嵌取＠?，使渦輪葉片22的前緣逆風(fēng)可以在它經(jīng)過塔架12時(shí)減小葉片22上的負(fù)荷。然而，應(yīng)容易理解的是控制器36無需執(zhí)行上述校正行動(dòng)之一而通?？蓤?zhí)行設(shè)計(jì)成減小葉片偏轉(zhuǎn)的任何校正行動(dòng)。此外，控制器36可構(gòu)造成同時(shí)執(zhí)行多個(gè)校正行動(dòng)，其可包括上述校正行動(dòng)中的一個(gè)或更多個(gè)。而且，控制器36可構(gòu)造成響應(yīng)于風(fēng)力渦輪10的某些操作條件和/或操作狀態(tài)來執(zhí)行特定的校正行動(dòng)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器36可構(gòu)造成取決于渦輪葉片22的葉片偏轉(zhuǎn)的幅度選擇性地執(zhí)行特定的校正行動(dòng)。例如，在某些風(fēng)力條件下，通過改變渦輪葉片 22的葉片槳距可最有效地減小渦輪葉片偏轉(zhuǎn)。因此，在這些條件下，控制器36可構(gòu)造成當(dāng)確定的葉片偏轉(zhuǎn)超過預(yù)定水平(諸如非偏轉(zhuǎn)的葉片間隙的預(yù)定百分比)時(shí)改變一個(gè)或更多個(gè)渦輪葉片22的葉片槳距。然而，在葉片偏轉(zhuǎn)小于該預(yù)定水平的情況下，可能希望控制器執(zhí)行不同的校正行動(dòng)。例如，當(dāng)替代的校正行動(dòng)可充分地減小葉片偏轉(zhuǎn)而對(duì)由風(fēng)力渦輪10 生產(chǎn)的發(fā)電量造成較小影響時(shí)，這可能是所希望的。因此，這種構(gòu)造可通過確保所執(zhí)行的校正行動(dòng)與葉片偏轉(zhuǎn)的嚴(yán)重性成比例而改進(jìn)風(fēng)力渦輪10的效率。還應(yīng)理解的是上述的系統(tǒng)可安裝在例如在風(fēng)場(chǎng)中彼此非常靠近地定位的多個(gè)風(fēng)力渦輪10中。在這種實(shí)施例中，每個(gè)風(fēng)力渦輪10可通過任何合適的方式與場(chǎng)控制器44通信。例如，傳輸 線路(未示出)可用于將控制器36連接到場(chǎng)控制器44。場(chǎng)控制器44通常可構(gòu)造成發(fā)布控制命令以超控(override)風(fēng)場(chǎng)中的任何或所有渦輪控制器36的控制以便改變或變更任意數(shù)目的風(fēng)力渦輪的操作模式。具體而言，場(chǎng)控制器44可構(gòu)造成命令風(fēng)場(chǎng)中的單個(gè)風(fēng)力渦輪10、風(fēng)力渦輪的特定組或者所有風(fēng)力渦輪進(jìn)入特定操作模式以便使(多個(gè))風(fēng)力渦輪適應(yīng)變化的操作條件。換言之，場(chǎng)控制器44可改變 (多個(gè))風(fēng)力渦輪的操作模式以主動(dòng)地對(duì)新操作條件(例如，過度的風(fēng)偏差)做出反應(yīng)以在保護(hù)渦輪的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大發(fā)電。還應(yīng)理解的是本發(fā)明涵蓋包括根據(jù)本文所述的方面的傳感器系統(tǒng)50的任何形式的風(fēng)力渦輪10。該文字描述使用示例以公開本主題，包括最佳實(shí)施方式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本主題，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本主題的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例包括與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控風(fēng)力渦輪(10)的渦輪葉片(22)的偏轉(zhuǎn)的傳感器系統(tǒng)(50)，所述風(fēng)力渦輪(10)包括安裝到由在塔架(12)頂部的機(jī)艙(16)支撐的轉(zhuǎn)子輪轂(20)的多個(gè)渦輪葉片，所述系統(tǒng)包括第一構(gòu)件(52)，其構(gòu)造在所述渦輪葉片中的每一個(gè)上；以及第二構(gòu)件(58)，其構(gòu)造在所述塔架一定高度上以便在所述葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過所述塔架時(shí)檢測(cè)所述第一構(gòu)件的存在并生成對(duì)應(yīng)的可測(cè)量的參數(shù)，所述第二構(gòu)件基本上完全地圍繞所述塔架的圓周設(shè)置以便在所述機(jī)艙相對(duì)于所述塔架的任何旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)所述第一構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述系統(tǒng)為有源系統(tǒng)，其中所述第一構(gòu)件(52)或第二構(gòu)件(58)中的一個(gè)包括有源發(fā)射器(54)而所述第一構(gòu)件或第二構(gòu)件中的另一個(gè)包括接收器(60)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述系統(tǒng)為無源系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述系統(tǒng)為無源感應(yīng)系統(tǒng)，其中通過在所述葉片(22)與所述塔架(12)之間的限定距離(42)內(nèi)所述第一構(gòu)件(52)的存在而在所述第二構(gòu)件(58)中感應(yīng)出所述可測(cè)量的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述第一構(gòu)件(52)包括附連到所述渦輪葉片(22)中的每一個(gè)的磁源(56)，而所述第二構(gòu)件(58)包括圍繞所述塔架 (12)形成的檢測(cè)器線圈(62)，當(dāng)所述磁源在所述葉片與所述塔架之間的限定距離(42)內(nèi)經(jīng)過所述檢測(cè)器線圈時(shí)，所述磁源在所述檢測(cè)器線圈中感應(yīng)出可檢測(cè)的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，還包括與所述檢測(cè)器線圈 (62)相關(guān)聯(lián)的控制器(64)，以根據(jù)感應(yīng)電流的幅度確定所述葉片(22)與塔架(12)之間的距離(42)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述控制器(64)進(jìn)一步構(gòu)造成當(dāng)所述葉片(22)與塔架(12)之間的所述距離(42)到達(dá)設(shè)定值時(shí)采取行動(dòng)以避免葉片撞擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述磁源(56)包括在某位置嵌入所述渦輪葉片頂端的每一個(gè)中的單獨(dú)的磁體以便在所述葉片(22)的全負(fù)荷條件下面對(duì)所述塔架(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器系統(tǒng)(50)，其特征在于，所述檢測(cè)器線圈(62)包括圍繞所述塔架(12)形成的線繞組。
10.一種風(fēng)力渦輪(10)，其包括塔架(12)；在所述塔架頂部的機(jī)艙(16)，所述機(jī)艙能夠相對(duì)于所述塔架旋轉(zhuǎn)；多個(gè)渦輪葉片(22)，其安裝到由所述機(jī)艙支撐的轉(zhuǎn)子輪轂(20)；以及葉片偏轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)(50)，包括第一構(gòu)件(52)，其構(gòu)造在所述渦輪葉片中的每一個(gè)上；以及第二構(gòu)件(58)，其構(gòu)造在所述塔架一定高度上以便在所述葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過所述塔架時(shí)檢測(cè)所述第一構(gòu)件的存在并且生成對(duì)應(yīng)的可測(cè)量的參數(shù)，所述第二構(gòu)件基本上完全地圍繞所述塔架的圓周設(shè)置以便在所述機(jī)艙相對(duì)于所述塔架的任何旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)所述第一構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力渦輪(10)，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)(50)為無源感應(yīng)系統(tǒng)，其不需要供應(yīng)動(dòng)力給所述第一構(gòu)件(52)或第二構(gòu)件(58)中的任一個(gè)，其中通過在離所述第二構(gòu)件的限定距離(42)內(nèi)所述第一構(gòu)件的存在而在所述第二構(gòu)件內(nèi)感應(yīng)出可測(cè)量的參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力渦輪(10)，其特征在于，所述第一構(gòu)件(52)包括附連到所述渦輪葉片(22)中的每一個(gè)的磁源(56)，而所述第二構(gòu)件(58)包括圍繞所述塔架 (12)形成的檢測(cè)器線圈(62)，當(dāng)所述磁源在所述限定距離(42)內(nèi)經(jīng)過所述檢測(cè)器線圈時(shí)， 所述磁源在所述檢測(cè)器線圈中感應(yīng)出可測(cè)量的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力渦輪(10)，其特征在于，還包括與所述檢測(cè)器線圈 (62)相關(guān)聯(lián)的控制器(64)，以根據(jù)在所述檢測(cè)器線圈中感應(yīng)的電流的幅度確定所述渦輪葉片(22)與所述塔架(12)之間的距離(42)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力渦輪(10)，其特征在于，所述控制器(64)進(jìn)一步構(gòu)造成當(dāng)所述葉片(22)與所述塔架(12)之間的所述距離(42)到達(dá)設(shè)定值時(shí)采取行動(dòng)以避免葉片撞擊。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力渦輪(10)，其特征在于，所述磁源(56)包括在某位置嵌入所述渦輪葉片中的每一個(gè)的頂端中的單獨(dú)的磁體以便在所述葉片的全負(fù)荷條件下面對(duì)所述塔架(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪葉片與塔架壁之間的接近性的系統(tǒng)。一種傳感器系統(tǒng)監(jiān)控風(fēng)力渦輪的渦輪葉片的偏轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)包括構(gòu)造在渦輪葉片上的第一構(gòu)件。第二構(gòu)件構(gòu)造在塔架一定高度上以便在葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過塔架時(shí)檢測(cè)第一構(gòu)件的存在。第二構(gòu)件生成指示葉片與塔架之間的距離的對(duì)應(yīng)的可測(cè)量的參數(shù)或值。第二構(gòu)件基本上完全地圍繞塔架的圓周設(shè)置以便在渦輪機(jī)艙相對(duì)于塔架的任何旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)第一構(gòu)件。
文檔編號(hào)G01B7/14GK102384028SQ20111018990
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者U·諾伊曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司