用于检测风能设备转子叶片中的雷击的方法和雷击测量系统与流程

本发明涉及一种用于检测风能设备转子叶片中的雷击的方法和一种雷击测量系统。

背景技术：

由于风能设备的高度，风能设备可能较频繁地受到雷击。因为转子叶片典型地为风能设备的最高点，转子叶片是尤其危险的。因此，典型地在风能设备中设有避雷系统。雷电接收器可以设置在转子叶片尖部上并且优选地与转子叶片之内的能导电的雷电导出系统连接。如果风能设备受到雷电，那么这尤其可以在转子叶片上引起明显的损坏。

在构成优先权的专利申请中，德国专利商标局检索到如下文献：ep2466321a1和wo2009/083006a1。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，提出一种测量系统以及一种用于检测风能设备转子叶片中的雷击的方法。

所述目的通过根据权利要求1所述的用于检测风能设备的转子叶片中的雷击的方法以及通过根据权利要求3所述的用于检测风能设备转子叶片中的雷击的测量系统来实现。

因此，提出一种用于检测风能设备转子叶片中的雷击的方法。风能设备转子叶片具有避雷系统。数字相机或光学数字热传感器在转子叶片根部的区域中、在风能设备的附近或在风能设备的塔中或塔处安置成，使得数字相机或数字热传感器至少部分地光学地检测避雷系统的一部分。避雷系统的一部分通过相机光学地检测，以便执行光学温度测量。避雷系统的一部分的温度升高基于相机的光学检测来检测。因此，通过光学地监控转子叶片中的避雷系统可以无接触地检测雷击。

根据本发明的一个方面，当雷电已经击中到风能设备转子叶片中时，可以输出消息。这可以根据检测到的温度升高进行。

根据本发明的一个方面，避雷系统具有至少一个避雷导出系统和避雷接口部位。相机或热传感器地点固定地在转子叶片的转子叶片根部的区域中或在风能设备的毂附近设置成，使得相机或热传感器至少部分地光学地检测能导电的雷电导出系统或雷电接口部位的部段，从而可以执行光学温度测量。

根据本发明的一个方面，检测转子叶片的材料的温度并且将其与导电避雷导出系统和/或雷电接口部位的温度进行比较。如果在导电导出系统和转子叶片的材料的温度之间的温度差超出极限值，那么输出消息。

根据本发明的一个方面，可以基于检测到的温度升高对检测到的雷电进行分类。

根据本发明的一个方面，数字相机或光学数字热传感器(例如松下的amg8833)在风能设备转子叶片中或在风能设备转子叶片上安置并且对准避雷系统的至少一部分，尤其对准能导电的雷电导出系统，例如避雷导体或避雷线缆。相机因此可以处于转子叶片的内部中或者处于风能设备的毂的区域中并且监控转子叶片的空腔或内部体积。对此替选地，相机可以在外部设置在转子叶片上或风能设备的毂上，以便监控避雷系统的在外部存在于转子叶片处的部分。

数字相机应能够用于，尤其检测ir辐射。数字相机可以具有用于光学检测的ccd传感器。对此替选地，光学数字热传感器可以设为用于光学温度检测。如果雷电击中到转子叶片中，那么能导电的雷电导出系统、避雷线缆或避雷导体明显变热，更确切地说明显比转子叶片的周围材料更大幅变热。转子叶片的所述变热可以通过相机来检测。如果已经通过测量系统检测到雷击，那么可以将相应的通知传输给服务工作人员，以便研究风能设备上的损坏和尤其转子叶片上的损坏。

根据本发明的一个方面，避雷系统具有雷电导出系统和雷电接口部位。此外，在转子叶片根部的区域中的导出环可以是避雷系统的一部分。相机对准避雷系统的一部分，以便执行光学温度检测。优选地，相机对准避雷系统的一部分，该部分不通过其他材料遮盖，而是露出，以便能够实现有效的光学温度测量。

根据本发明的一个方面，相机或热传感器地点固定地设置在转子叶片中或者设置在转子叶片上。借此，当转子叶片的桨距角改变时，相机转动。由此可以确保，相机始终光学地监控避雷系统的一部分。

根据本发明的一个方面，例如相对于周围材料的温度差的极限值或多次测量的从其开始输出消息的时间相关的平均值大于5℃。尤其地，极限值可以大于20℃或30℃。

根据本发明的一个方面，风能设备在检测到雷击时切断或关机。在服务工作人员仔细查看风能设备或转子叶片之后，风能设备才能够再次开启。

根据本发明的一个方面，相机优选设有距能导电的雷电导出系统的最小间距，以便避免在雷击情况下的电飞弧。在相机和能导电的雷电导出系统之间的间距优选为＞1m。

因为具有相机的雷击测量系统不与避雷系统电连接，所以到避雷系统中的雷击不引起雷击测量系统的损坏。这引起雷击测量系统的运行可靠性的明显改进。

数字相机或光学数字热传感器为用于最优的温度测量的光学温度测量单元。

本发明的其他的设计方案是从属权利要求的主题。

附图说明

本发明的优点和实施例在下文中参照附图详细阐述。

图1示出根据本发明的风能设备的示意图，和

图2示出具有根据本发明的测量系统的风能设备转子叶片的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的风能设备的示意图。

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动，从而驱动吊舱104中的发电机。

图2示出具有根据本发明的测量系统的风能设备转子叶片的示意图。转子叶片108具有避雷系统150，所述避雷系统例如具有在转子叶片尖部的区域中的避雷接收器151以及能导电的雷电导出系统152(例如呈避雷线缆的形式)，所述能导电的雷电导出系统从转子叶片尖部延伸至转子叶片根部。在转子叶片根部的区域中或在风能设备的毂的区域中，设有光学温度检测单元，例如数字相机210。数字相机210优选至少部分地对准避雷系统的一部分，尤其能导电的雷电导出系统152(例如呈避雷线缆的形式)的一部分。对数字相机替选地或附加地，光学数字热传感器可以设作为光学温度检测单元。

数字相机210与评估单元220耦合。数字相机210因此执行能导电的雷电导出系统152以及转子叶片的处于其周围的材料的光学检测。如果雷电击中到避雷系统中，那么这引起能导电的雷电导出系统152的明显变热。所述变热通过相机210检测并且能够输出给评估单元220。测量系统(相机210+评估单元220)可以检测能导电的雷电导出系统152的温度和/或转子叶片108的处于其周围的材料的温度。评估单元220根据本发明的一个方面可以执行在能导电的雷电导出系统152的温度和位于其周围的材料的温度之间的比较。例如，评估单元220可以将能导电的雷电导出系统152的温度以及转子叶片的材料的温度进行比较。如果差过大，那么可以从中推导出，雷电击中到避雷系统中。测量可以通过周期性地或随时间推移地求检测到的温度数据平均值来进行。

根据本发明，因此进行对风能设备转子叶片108中的避雷系统的光学温度检测。对此需要的相机设置在转子叶片108的内部中或者设置在风能设备的毂的区域中，从而检测风能设备转子叶片的空腔中的温度。

根据本发明的一个方面，转子叶片由两个壳组成(上壳和下壳)。

相机可以构成为热成像相机。

根据本发明，相机可以产生避雷系统的要监控的部分的视频。对此替选地，相机可以以规则的间隔对避雷系统的一部分进行拍照。所述间隔例如可以在每秒一个图像和每分钟一个图像之间。

根据本发明的一个方面，相机可以是移动电话或智能电话的一部分或组合。移动电话或智能电话可以光学地监控避雷系统的一部分并且评估检测到的照片或视频并且在检测到温度差时输出通知。检测到的照片或视频的处理可以在智能电话或移动电话或相机中进行。通知那么可以作为sms或经由因特网进行。

对此替选地，图像或视频的评估可以在风能设备的设备控制装置中进行。

输出的通知或警告随后可以用于，当探测到雷击时，停止设备。此外，可以阻止风能设备的重启，直至服务工作人员已经在雷击之后检查转子叶片。

根据本发明，光学地检测避雷系统的一部分。在此，可以为雷电导出系统(如例如避雷线缆)的露出的部段，为露出的导电导出系统的一部分，为接口部位的露出的部段或为转子叶片根部的导出环。

根据本发明，相机可以相对于避雷系统的部分以大于1米的安全间距设置。

根据本发明的一个方面，相机构成为数字相机并且具有ccd传感器或光学数字热传感器。

根据本发明的另一方面，检测到的雷电的雷电强度的分类基于检测到的温度测量进行。例如，在直至15℃的温度升高时，可以检测第一雷电强度。在15和25℃之间的温度差时，可以检测第二雷电强度。在大于25℃的温度差时，可以检测第三雷电强度。

根据本发明的另一方面，数字相机可以安置在塔中、塔处或塔底处。这尤其是有利的，因为借此能够实现根据本发明的雷击测量系统，所述雷击测量系统可简单地接近并且可以事后构造。

光学数字热传感器例如可以为松下的传感器amg8833。热传感器例如可以具有多个测量点。所述多个可以少于数字相机中的传感器的常见数量。