带有空气压力传感器的风轮机叶片的制作方法
【专利摘要】一种风轮机叶片，具有吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件。壳体部件沿前缘和后缘从根部连结到叶片的末端，且限定叶片的内腔。压力传感器配置在吸力侧壳体部件或压力侧壳体部件中的至少一者上。压力传感器还包括本体，其安装到内腔内的相应壳体部件的内表面。感测元件具有经过相应壳体部件中的通路而暴露至外部空气压力的第一侧，以及暴露至基准压力的相对的第二侧。本体内的控制电路将可变的输出信号作为由感测元件经历的外部空气压力与基准压力之间的压差的函数而生成。
【专利说明】带有空气压力传感器的风轮机叶片
【技术领域】
[0001]本主题大致涉及风轮机叶片，并且具体地涉及具有并入其中的压力传感器的风轮机转子叶片。
【背景技术】
[0002]在风轮机叶片上的空气流的动态压力的测量出于各种原因是有用的，如，指示叶片性能、节距控制、负载控制、失速探测等。美国专利申请公告第2010/0021296号描述了使用布置在风轮机叶片的吸力侧和压力侧上的多个压力传感器来确定作用于叶片上的风的冲角。冲角测量用于调整叶片的节距以优化风轮机性能。
[0003]常规机械压力传感器通常对于在风轮机叶片上使用具有缺陷。例如，需要隔板(diaphragm)来测量压力引起的应力和应变的基于压电/应变的压力传感器通常需要叶片结构中的尺寸可调的管道或穿透以容纳隔板包装。这使叶片构造过程复杂化。另外，利用此类器具，压力通常需要通过喷嘴和管引入传感器隔板中，从而引起待进一步限制的压力测量的方向性。在叶片的外表面上方延伸的任何结构还趋于不利地影响叶片的空气动力性倉泛。
[0004]因此，所需的是可靠的且空气动力的压力传感器的简化合并到风轮机叶片中，其不会不利地影响叶片的完整性和流体动力性能。
【发明内容】
[0005]本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来了解。
[0006]一方面，一种风轮机叶片设有吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件。壳体部件沿前缘和后缘从根部连结到叶片的末端，且限定叶片的内腔。压力传感器配置在吸力侧壳体部件或压力侧壳体部件中的至少一者上。压力传感器可以以任何期望的图案设在压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件两者上。压力传感器包括本体，其安装到内腔内的相应壳体部件的内表面。压力传感器包括感测元件，其具有经过相应壳体部件中的通路而暴露至外部空气压力的第一侧，以及暴露至稳态基准压力的相对的第二侧。本体内的控制电路将可变的输出信号作为由感测元件经历的压差的函数而生成。
[0007]在特定实施例中，压力传感器包括管状部件，管状部件从本体延伸到相应壳体部件中的通路中。通路可预先形成(例如，模制或切割)在壳体部件中。管状部件具有经由通路而与外部空气压力处于流体连通的开口端部。开口端部可延伸，以便与壳体部件的外表面基本上齐平。感测元件可设置在管状部件内。
[0008]基准压力可通过各种措施而供应至感测元件。例如，压力传感器可包括基准压力导管，其从本体延伸，且经过传感器本体而与感测元件的相对的第二侧处于流体连通。基准压力导管可与内腔内的环境空气处于流体连通，由此基准压力为内腔内的环境空气。在特定实施例中，各个独立压力传感器均可具有带端部的管的形式的基准压力导管，端部通向内腔。在备选实施例中，来自多个不同压力传感器的基准压力导管可连接到公共集管，公共集管继而又通向叶片的内腔。
[0009]在备选实施例中，基准压力导管在相对的壳体部件处与外部空气压力处于流体连通，使得基准压力为作用于相对的壳体部件上的外部空气压力。
[0010]压力传感器可经由任何适合的有线或无线配置而与控制器连通，其中控制器使用输出信号来控制或测量风轮机参数，如负载控制、间距控制、失速探测等。在其中叶片包括多个压力传感器的实施例中，数据获取终端可与叶片合并，且用于收集/处理来自于传感器的信号，且将信号传送至风轮机控制器。
[0011]多个压力传感器可以以预定图案布置在吸力侧壳体部件和所述压力侧壳体部件中的一者或两者上。该图案可在理论上导出、计算出或凭经验确定来产生最佳压力信号和控制参数。例如，压力传感器可以以从根部到叶片的末端的多个间隔开(沿叶片的纵向方向)的全翼弦方向区间配置在各个吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件上。作为备选，传感器可以以分布在叶片(包括末端区段)的内部1/3轴向区段、中间1/3轴向区段或外部1/3轴向区段中的一者上的多个间隔开的全翼弦方向区间来配置。
[0012]在又一些实施例中，压力传感器可以以沿叶片的多个间隔开的部分翼弦方向区间来配置。例如，部分翼弦方向区间可配置在单个相应壳体部件的后缘或前缘中的一者处、两个相应壳体部件的后缘或前缘中的一者处、或两个相应壳体部件的后缘和前缘处。
[0013]本发明还包含具有配置成带有如本文所述的压力传感器的一个或多个涡轮叶片的风轮机。
[0014]本发明还包含用于测量在风轮机叶片上流动的空气压力的各种方法实施例。特定的方法实施例包括限定穿过吸力侧壳体部件或压力侧壳体部件的通路，以及将压力传感器定位成与通路处于流体连通，使得没有压力传感器的部分延伸到壳体部件的外表面上。压力传感器的感测元件的第一侧经过通路而暴露至外部空气压力，且感测元件的相对的第二侧暴露至基准压力，基准压力可为叶片的内腔内的稳态空气，或作用于相对的壳体部件上的外部空气压力。输出信号从压力传感器生成，其指示外部空气压力。
[0015]在特定的方法实施例中，压力传感器的本体安装在通路上的壳体部件的内表面上，且感测元件设置在通路内。例如，感测元件可配置在延伸到通路中的管内。
[0016]方法实施例可还包括取决于期望监测的叶片的特定区域而将多个压力传感器以限定图案定位在叶片的吸力侧和压力侧中的一者或两者上。
[0017]本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求而变得更好理解。并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的各种实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中阐述，在附图中:
图1示出了根据本发明的方面的带有一个或多个叶片的风轮机的透视图；
图2为示出压力传感器的放置的示例性风轮机叶片的吸力侧和压力侧的图解视图；
图3至图6示出了风轮机叶片上的压力传感器的翼弦方向区间的各种放置实施例； 图7为处于失速状态的带有压力传感器的风轮机叶片的侧剖视图；
图8和图9为风轮机叶片上的压力传感器的局部翼弦方向区间的实施例的侧剖视图； 图10为差压传感器的实施例的透视图；
图11为安装在壳体部件中的压差传感器的侧剖视图；
图12为带有用于差压传感器的公共基准压力集管的风轮机叶片的侧剖视图；
图13为带有用于压差传感器的公共基准压力集管的备选实施例的风轮机叶片的侧剖视图；
图14为带有用于相应的压差传感器的独立基准压力导管的风轮机叶片的侧剖视图；图15为带有在压力侧和吸力侧上的从相对的外部叶片侧获得基准压力的相应的差压传感器的风轮机叶片的备选实施例的侧剖视图；以及
图16为类似于图15的实施例的侧剖视图，其中差压传感器共用公共集管，公共集管与相对的外部叶片侧处于流体连通。
[0019]零件清单 10风轮机 12塔架 14机舱 16叶片 18转子桨毂 20吸力侧 22壳体部件 24压力侧 26壳体部件 28前缘 30后缘 32根部 34末端 36腹板 38翼梁缘条 40内腔 42粘合剂 46壳体部件内表面 48壳体部件外表面 50通路 52压力传感器 54本体 56感测元件 58第一侧 60第二侧 62控制电路 64引线 66传感器头部 68管状部件 70开口端部 71相对端部 72基准压力导管 74管
76公共集管 78控制器 80信号导线 82线束
84数据获取终端 86导线 88导线 90入射空气流 91外部空气压力 92平稳空气流 94流动分离 96瑞流 98散列标记 100翼弦方向区间 102翼弦轴线 104纵轴线 106纵向区段。
【具体实施方式】
[0020]现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。各个示例通过阐述本发明的方式提供，而未限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本发明中作出各种修改和变型，而未脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用来产生又一个实施例。因此，期望的是，本发明覆盖归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
[0021]参看附图，图1示出了水平轴线风轮机10的透视图。应当认识到的是，风轮机10可为垂直轴线风轮机。风轮机10包括塔架12、安装在塔架12上的机舱14、以及经过传动轴和齿轮装置联接到机舱14内的发电机上的转子桨毂18。塔架12可由管状钢或其它适合的材料制成。转子桨毂18包括一个或多个叶片16，叶片16联接到桨毂18上，且从桨毂18沿径向向外延伸。叶片16可大致具有任何适合的轴向长度，其使风轮机10能够根据设计标准起作用。例如，叶片16可具有范围从大约15米(m)至大约91m的长度。叶片16使转子桨毂18旋转，以使动能能够从风转变成可用的机械能，且随后转变成电能。
[0022]参看图2，各个叶片16均包括在前缘28和后缘30处连结的壳体部件22，26。壳体部件22，26限定叶片的内腔40 (图7)。壳体部件22限定叶片16的吸力侧20，且壳体部件26限定压力侧24。各个叶片16均包括在根部部分32与末端部分34之间延伸的纵轴线104。任何方式的内部支承结构如抗剪腹板36和翼梁缘条38 (图12)位于叶片16的内腔40内。
[0023]如图1中所示，风轮机10还可包括位于机舱14或风轮机10上或风轮机10中的任何位置、或大致在任何其它适合的位置处的涡轮控制器或控制系统78。控制器78可包括配置成执行与风轮机10相关联的控制或监测功能的任何方式的适合的处理器和/或其它处理功能。例如，控制器78可配置为计算机或其它中央处理单元，其具有各种输入/输出通道和/或装置，以用于接收来自于传感器(特别是如本文所述的压力传感器)和其它测量装置的输入，且用于将控制信号发送至风轮机的各种构件。通过执行控制命令，控制器78可配置成控制风轮机10的各种操作模式(例如，启动或停机顺序)。控制器78还可配置成通过将适合的控制信号传送至机舱14内的节距驱动件或节距调整系统来控制各个叶片16的叶片节距或节距角，以控制由风轮机10生成的负载和动力。此外，当风向变化时，控制器78可配置成经由机舱14内的偏航驱动机构来控制机舱14相对于偏航轴线的位置，以相对于风向来定位转子叶片16。
[0024]应当认识到的是，本发明不限于与由压力传感器52生成的信号相关联的功能的任何特定使用。例如，促动器或空气动力控制表面的任何方式可作为压力传感器52的信号形式的函数而被控制，包括扰流器、小翼、可部署的涡流发生器、叶片表面中的可促动的开口等。
[0025]仍参看图1，各个叶片16均包括以预定图案配置在其上的多个压力传感器52 (下文更详细描述)。压力传感器52可操作地配置在叶片16的吸力侧20或压力侧24(图2)中的任一者上，或在吸力侧20和压力侧24两者上。作为备选，可以并非所有叶片16都配置成带有压力传感器52。压力传感器52提供相应的信号，该信号指示传感器52附近的叶片的表面上流动的外部空气压力。例如，参看图7，叶片16示为在入射空气流90中，空气流90冲击在叶片的前缘28上，且围绕叶片的吸力侧20和压力侧24流动。叶片16处于相对于入射空气流90的较大的冲角(AOA)，使得叶片16处于失速状态。平稳的空气流92沿压力侧24流动，但流动分离94在吸力侧20上的空气流中生成，引起湍流尾流96。多个压力传感器52分别以翼弦方向区间布置在吸力侧20和压力侧24上。由传感器52进行的压力测量可由控制器78使用来诊断失速状态，或控制叶片来防止或生成失速状态，或用于关于叶片16的空气动力性能的任何其它方式的控制功能，例如，用以减小负载或甚至使转子18制动。
[0026]仍参看图1，多个压力传感器52可通过任何适合的有线或无线的传输措施而与控制器78连通。在所示的实施例中，传感器52具有独立的信号导线80，其连接到叶片16内、叶片16上或附接到叶片16上的任何适合的导线82。例如，在其中压力传感器52为光纤应变传感器的实施例中，导线82可为设置在叶片内或附接到叶片的插入件(例如，后缘插入件)内的传感器线缆束。信号导线80可由在叶片表面上铺开或嵌入叶片中的缆线(包括光纤线缆)限定，其中缆线(例如，利用独立的引线)沿后缘30连接到导线82上。作为备选，来自于多个传感器52的独立导线80可组合在线束中，线束在叶片内沿纵向延展。
[0027]导线82可继而与数据获取终端(DAT) 84连通，数据获取终端(DAT) 84可永久地安装在叶片16内。DAT84可将信号无线地(以任何适合的信号形式)传送至控制器78，或经由通过导线86和汇流环配置的有线传送，或其它适合的传导性传送路径。DAT可在传送至控制器78之前处理压力传感器52的信号形式，且可储存数据以用于随后下载至控制器78或测试/诊断设备。
[0028]图10和图11示出了根据本发明的实施例的可结合风轮机叶片16使用的压力传感器52的特定实施例。在该实施例中，压力传感器52为差压传感器，差压传感器包括本体54，其中收纳有传感器52的功能构件和控制构件的任何组合。仅出于示范的目的，壳体54绘制为圆筒形部件。本体52可配置成用于通过任何安装措施而安装到吸力侧壳体部件22或压力侧壳体部件26的叶片16的内腔40内的内表面46上，该安装措施包括任何适合的粘合化合物或其它材料42。传感器52包括差压感测元件56，其带有暴露至外部空气压力的第一侧58以及暴露至稳态基准压力的第二侧60。在所示的实施例中，第一侧58通过限定为穿过壳体部件22，26的通路50而暴露至外部空气压力。例如，感测元件56可操作地设置在管状部件68内，管状部件68插入通路50中。在特定实施例中，管状部件68具有带开口端部70的轴向长度，以便基本上完全延伸穿过壳体部件22，26，其中开口端部70与壳体部件22，26的外表面48基本上齐平。适合的粘合化合物或填料42的任何方式可用于在外表面48处围绕管状部件68密封，或沿通路50内的管状部件68的整个轴向长度密封。如图11中所示，在壳体部件22，26的外表面48上流动的入射空气流90具有空气压力，空气压力针对感测元件56的第一侧58起作用，如图11中的箭头91所示。
[0029]通路50还可填充有防风雨材料来保护压力感测元件56。该材料可为通常不可压缩的压力传递介质，如基于硅树脂的材料。
[0030]感测元件56的第二侧60暴露至稳态基准压力。在所示的实施例中，第二侧60经由基准压力导管72而与叶片的内腔40内的环境空气处于流体连通。在所示的实施例中，该导管72可由管74限定，管74从本体54延伸，且具有通向内腔40的端部。如图11中所示，管74具有相对的端部，其通向本体54，使得本体54的内部空间处于内腔40内的环境空气压力。管状部件68的相对端部71也与本体54的内部空间处于流体连通，且因此，感测元件56的第二侧60暴露至相同的环境空气压力。
[0031]应当容易地认识到的是，图10和图11中所示的配置为可用于将稳态基准压力供应至感测元件56同时还使感测元件56暴露至外部空气压力的任意数目的适合配置中的一者。本发明不限于图10和图11中所示的压力传感器52的特定配置。
[0032]在特定实施例中，压力传感器52操作为压差应变探测器，其中由于外部压力与内部稳态压力之间的压差造成的在感测元件56上引起的应变被探测，且用于生成指示外部空气压力的对应信号。在特定实施例中，传感器52可为光纤应变探测器。使用光纤来探测施加到部件上的压力造成的部件中的应变是本领域中已知的，且不必在本文中详细描述。参照了美国专利第7，159，468号来用于描述可在本发明的实施例中使用的光纤压差传感器的各种实施例。
[0033]在另一个备选实施例中，压力传感器52可合并压阻式压力变换器，其中感测元件56为固定且密封在管状部件68内的硅压阻式部件。引线64将压阻式感测构件56连接到本体54内的控制电路62。感测元件56可合并惠斯通电桥电路，其经由引线64将电阻信号作为感测元件56上引起的应变的函数而生成并传送至控制电路62，应变由感测元件56的相对侧上的外部空气压力和稳态基准压力之间的压差造成。控制电路62生成输出信号,输出信号经由信号导线80而被传送，如上文所述。
[0034]可在根据上文所述的方面的压力传感器52中使用的压阻式应变探测器可从中国昆山双桥传感器测控技术有限公司(Kunshan Shuangqiao Sensor MeasurementControlling C0., Ltd.0f China)获得。
[0035]在备选实施例中，压差传感器52可为温热式风速计微流传感器。这些类型的装置通常用于低压差的准确感测。这些类型的传感器的示例可从加拿大微桥科技有限公司(Microbridge Technologies Canada, Inc)购得。
[0036]应当认识到的是，根据本发明的方面的压力传感器52不限于任何特定的操作原理。在某些实施例中，传感器52为压差传感器，其具有适用于如本文所述的风轮机外部空气压力感测的探测范围和准确度。还可使用其它类型的感测原理，包括流动传感器、LVDT (线性可变差动变换器)探测器、电磁传感器等。
[0037]如上文所述，根据本发明的方面的涡轮叶片16可包括以预定图案布置在叶片的吸力侧20或压力侧24中的一者或两者上的多个压力传感器52。在图2中，叶片的吸力侧20和压力侧24绘制为用于具有由散列标记的基准线98指示的全长的叶片16。在该特定实施例中，压力传感器52的全翼弦方向区间100位于沿叶片的纵轴线104的四个分离的地点处。在绘出的实施例中，第一翼弦方向区间100位于从根部32起14米(m)处。下一个翼弦方向区间100位于21米处。第三翼弦方向区间100位于28米处。最终的翼弦方向区间100位于从根部32起33米处。各个翼弦方向区间100配置为相对于翼弦轴线102成一偏斜角。在所示的实施例中，如图2中所示，该偏斜为大约十五度。应当容易认识到的是，沿纵轴线104的翼弦方向区间100的地点可取决于叶片尺寸、配置、空气动力轮廓等而变化。翼弦方向区间100可位于与外部压力监测特别相关的叶片16上的各种位置或地点处。还应当认识到的是，翼弦方向区间100不限于相应的区间内的传感器52的任何特定布置或图案。
[0038]在图2的实施例中，翼弦方向区间100认作是〃完整的〃，其中各个区间100均包括设置成以便基本上监测从相应的叶片表面20，24的前缘28至后缘30的压力的多个压力传感器。全翼弦方向区间100可分布在叶片16的限定的区段上。例如，在图3的实施例中，翼弦方向区间100沿对应于叶片16的外部(邻近末端34)三分之一的轴向区段的纵向区段106间隔开。在图4的实施例中，纵向区段106主要集中在叶片的末端34处。
[0039]在图5的实施例中，翼弦方向区间100的纵向区段106分布在叶片16的内部三分之一轴向区段上。
[0040]在图6的实施例中，翼弦方向区间100的纵向区段106分布在叶片16的中间三分之一轴向区段上。应当认识到的是，纵向区段106包括区段内的翼弦方向区间100的任何分布。例如，叶片的内部四分之一的轴向区段被三分之一的轴向区段包含。同样，图4中绘出的叶片末端纵向区段106包含在图3的外部三分之一的轴向区段内。
[0041]压力传感器52也可在叶片表面上分布在小于全翼弦方向区间100中。例如，参看图8和图9，指示了部分翼弦方向区间100。在图8的实施例中，部分翼弦方向区间100配置在吸力侧壳体部件22的前缘28处。附加的部分翼弦方向区间100配置在压力侧壳体部件26的后缘30处。应当认识到的是，部分翼弦方向区间可不同地定位。例如，图8中的配置可为相反的，使得前缘部分翼弦方向区间100配置在压力侧壳体部件26上，且后缘区间100配置在吸力侧壳体部件22上。同样，参看图9，前缘部分翼弦方向区间100可配置在两个壳体部件22，26的前缘28处，且配置在两个壳体部件的后缘30处。
[0042]图12至图14绘出了用于将稳态基准压力供应至独立压力传感器52的各种配置。在图12的实施例中，配置在壳体部件22的前缘处的压力传感器52共用通向内腔40的公共集管76。同样，离后缘较近的壳体部件22上的压力传感器52共用不同的公共基准集管76。沿相对的壳体部件26的传感器52也具有不同的相应公共基准集管76。出于结构和制造考虑，公共基准集管76未经过抗剪腹板36。
[0043]在图13的实施例中，抗剪腹板36的一侧上的所有压力传感器52共用公共基准集管76，而抗剪腹板36的相对侧上的所有压力传感器52共用不同的相应公共集管76。
[0044]在图14的实施例中，各个独立压力传感器52均包括独立的基准压力导管72，如上文所述，导管72可为管状部件，管状部件具有通向内腔40的一个端部，且然后与传感器本体相对且连通。
[0045]图15和图16示出了风轮机叶片16的备选实施例，其中压差传感器52利用叶片16的相对侧处的外部空气压力作为基准压力。参看图15，配置在吸力侧壳体部件22上的传感器52包括基准压力导管72，其延伸经过叶片的内腔40，且与相对的压力侧壳体部件26的外部侧处于流体连通，例如经由壳体部件26中的通路。例如，导管72的端部可与配置在限定为穿过壳体部件26的通路(例如，端口、管、通道等)处的连接器(未示出)匹配。作为备选，导管72可延伸经过此通路。同样，配置在压力侧壳体部件26上的压力传感器52具有基准压力导管72，其与相对的吸力侧壳体部件22的外部侧处于流体连通。相对的壳体部件上的基准压力导管72的地点可广泛地变化，且可为期望的压差轮廓的函数。例如，基准压力导管72的地点可计算出或凭经验确定来产生特别是处于叶片的操作状态的特定最佳基准压力。
[0046]在图16的实施例中，公共基准压力集管76提供为用于吸力侧壳体部件22上的压力传感器52,其中集管76与相对的压力侧壳体部件26的外部侧处于流体连通。同样，公共基准压力集管76提供为用于压力侧壳体部件26上的压力传感器52，其中此类集管76与相对的吸力侧壳体部件22的外部侧处于流体连通。应当认识到的是，构想出基准压力集管76的各种配置。
[0047]利用图15的实施例，压力传感器52产生指示大致在叶片上的相同相关翼弦位置处的叶片16的相对侧之间的压差的信号。如所述，以上压差不必限于相同的相关翼弦位置，且任何期望的基准压力地点可在相对侧壳体部件上使用。在图16的实施例中，基准压力在基准集管76与相对侧壳体部件之间的连通点处获取，其不必在与各个传感器相同的相关翼弦地点处。该配置可提供用于某些控制、监测和测试功能的有用的压差测量。
[0048]本发明还包含风轮机10(图1)的任何配置，其中至少一个叶片16配置为带有如上所述的本发明的独特优点。
[0049]本发明还包含用于测量在风轮机叶片16的吸力侧或压力侧(或吸力侧和压力侧两者)上流动的空气的空气压力的各种方法实施例。该方法包括限定穿过壳体部件22，26的通路50，该通路50限定相应的吸力侧20或压力侧24 (或两侧)。该通路50可在制造步骤期间限定为用于壳体部件，其中通路模制到壳体部件中。在备选实施例中，通路50可在后制造过程中形成在壳体部件中，其中通路50例如被钻穿壳体部件。
[0050]该方法包括将压差传感器52设置成与通路50处于流体连通，使得没有压力传感器52的部分延伸到壳体部件22，26的外表面48上。例如，压力传感器50可安装到相应的壳体部件的内表面46上，使得配置成带有压力传感器52的感测元件56暴露至经过通路50的外部空气压力。在特定实施例中，感测元件56设置在通路50内，例如，在插入通路50中的压力传感器52的管状部件68内。
[0051]该方法包括提供感测元件56的相对的第二侧60暴露至对应于叶片16的内腔40内的空气压力的稳态基准压力。压差传感器52用于生成输出信号，输出信号指示外部空气压力。
[0052]如上文详细所述，该方法还可包括将多个压差传感器52以限定图案定位在叶片16的吸力侧20和压力侧22的各个或两者上。
[0053]所撰写的说明书使用了示例来公开本发明，包括最佳模式，并也能够使本领域的任何技术人员实践发明，包括制造并使用任何装置或系统且执行任何所合并的方法。本发明的可专利的范围由权利要求限定，并可以包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构要素，或者如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同的结构元件，那么，这样的其他示例将在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种风轮机叶片，包括: 吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件，所述壳体部件沿前缘和后缘从根部连结到所述叶片的末端，且限定所述叶片的内腔；以及 压力传感器，其配置于所述吸力侧壳体部件或所述压力侧壳体部件中的至少一者上， 所述压力传感器还包括: 本体，其安装到所述内腔内的所述相应壳体部件的内表面； 感测元件，其具有经过所述相应壳体部件中的通路而暴露至外部空气压力的第一侧，所述感测元件具有暴露至基准压力的相对的第二侧；以及 所述本体内的控制电路，其将可变输出信号作为由所述感测元件经历的所述外部空气压力与基准压力之间的压差的函数而生成。
2.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述压力传感器还包括管状部件，其从所述本体延伸到所述相应壳体部件中的所述通路中，所述管状部件具有与外部空气压力处于流体连通的开口端部，所述感测元件设置在所述管状部件内。
3.根据权利要求2所述的风轮机叶片，其特征在于，所述管状部件的所述开口端部与所述相应壳体部件的外表面基本上齐平。
4.根据权利要求2所述的风轮机叶片，其特征在于，所述相应壳体部件中的所述通路被预先形成，所述管状部件插入所述通路中。
5.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述压力传感器还包括从所述本体延伸且与所述感测元件的所述相对的第二侧处于流体连通的基准压力导管，所述基准压力导管与所述内腔内的环境空气处于流体连通，使得所述基准压力为所述内腔内的所述环境空气。
6.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述压力传感器还包括从所述本体延伸且与所述感测元件的所述相对的第二侧处于流体连通的基准压力导管，所述基准压力导管在相对的所述壳体部件处与外部空气压力处于流体连通，使得所述基准压力为作用于所述相对的壳体部件上的所述外部空气压力。
7.根据权利要求6所述的风轮机叶片，其特征在于，所述基准压力导管在限定的翼弦位置处与穿过所述相对的壳体部件的通路连通，以提供期望的基准压力。
8.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述压力传感器与控制器有线连通或无线连通，所述控制器使用所述输出信号来用于控制风轮机参数。
9.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述风轮机叶片还包括以预定图案布置在所述吸力侧壳体部件和所述压力侧壳体部件上的多个所述压力传感器。
10.根据权利要求9所述的风轮机叶片，其特征在于，所述图案包括各个所述吸力侧壳体部件和所述压力侧壳体部件上的多个间隔开的全翼弦方向区间，所述翼弦方向区间分布在以下一者上:所述叶片的整个轴向长度；内部1/3的轴向区段、中间1/3的轴向区段、或外部1/3的轴向区段。
11.根据权利要求9所述的风轮机叶片，其特征在于，所述图案包括各个所述吸力侧壳体部件和所述压力侧壳体部件上的多个间隔开的部分翼弦方向区间。
12.根据权利要求9所述的风轮机叶片，其特征在于，所述吸力侧壳体部件和所述压力侧壳体部件上的所述压力传感器共用公共基准压力集管。
13.根据权利要求9所述的风轮机叶片，其特征在于，所述吸力侧壳体部件上的所述压力传感器共用公共基准压力集管，并且所述压力侧壳体部件上的所述压力传感器共用单独的公共基准压力集管。
14.根据权利要求9所述的风轮机叶片，其特征在于，所述风轮机叶片还包括配置成带有与所述多个压力传感器连通的所述叶片的数据获取终端，所述数据获取终端配置成将对应于所述压力传感器输出信号的信号传送至叶片外的控制器。
15.—种风轮机,包括: 多个风轮机叶片， 所述风轮机叶片中的至少一者还包括: 吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件，所述壳体部件沿前缘和后缘从根部连结到所述叶片的末端，且限定所述叶片的内腔；以及 配置在所述吸力侧壳体部件或所述压力侧壳体部件中的至少一者上的压力传感器， 所述压力传感器还包括: 本体，其安装到所述内腔内的所述相应壳体部件的内表面； 感测元件，其具有经过所述相应壳体部件中的通路而暴露至外部空气压力的第一侧，所述感测元件具有暴露至基准压力的相对的第二侧；以及 所述本体内的控制电路，其将可变的输出信号作为由所述感测元件经历的压差的函数而生成。
16.根据权利要求 15所述的风轮机，其特征在于，所述压力传感器还包括管状部件，其从所述本体延伸到所述相应壳体部件中的所述通路中，所述管状部件具有与外部空气压力处于流体连通的开口端部，所述感测元件设置在所述导管内。
17.根据权利要求16所述的风轮机，其特征在于，所述压力传感器还包括从所述本体延伸且与所述感测元件的所述相对的第二侧处于流体连通的基准压力导管，所述基准压力导管与所述内腔内的环境空气处于流体连通，使得所述基准压力为所述内腔内的所述环境空气。
18.一种用于测量在风轮机叶片的吸力侧或压力侧上流动的空气的空气压力的方法，包括: 对穿过限定了所述相应吸力侧或压力侧的壳体部件的通路进行限定； 将压力传感器设置成与所述通路处于流体连通，使得没有所述压力传感器的部分延伸到所述壳体部件的外表面上，且所述压力传感器的感测元件构件的第一侧经过所述通路而暴露至外部空气压力； 提供所述感测元件构件的相对的第二侧来暴露至基准压力；以及 从所述压力传感器生成指示所述外部空气压力的输出信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述基准压力限定为所述叶片的内腔内的稳态环境空气。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将多个所述压力传感器以限定图案定位在所述叶片的各个所述吸力侧和所述压力侧上。
【文档编号】F03D11/00GK103443454SQ201180069288
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年3月14日 优先权日:2011年3月14日
【发明者】熊伟, 郑大年, 黄雄哲, 王京, J.夏 申请人:通用电气公司