专利名称：用于监测风力涡轮机的转子叶片的状态的系统和方法
技术领域：
本文所述的主题大体涉及用于测量风力涡轮机的状态的系统和方法，且更具体而言，涉及包括配置成测量转子叶片的状态的转子叶片监测系统的风力涡轮机。
背景技术：
因为许多已知的风力涡轮机为公用电网提供电功率，至少一些风力涡轮机具有有助于供应较大的电功率量的较大的构件(例如，直径超过三十米的转子)。然而，较大的构件通常经受由风切变、偏航失准和/或紊流导致的增大的载荷(例如，非对称的载荷)，且已知增大的载荷会助长转子叶片和/或风力涡轮机的其它构件上的显著的疲劳循环。至少一些已知的风力涡轮机包括固定在塔架顶部上的机舱。机舱包括通过轴联接到发电机上的转子组件。在已知的转子组件中，多个转子叶片从转子延伸。该转子叶片定向成使得从转子叶片上经过的风使转子转动且使轴旋转，从而驱动发电机来产生电力。已知的转子叶片大体会经受来自环境元素的操作损害，诸如风切变，极端温度，结冰和一般的机械磨损。此外，已知的转子叶片可经受导致疲劳开裂和/或故障的应力，疲劳开裂和/或故障可最终导致风力涡轮机的次优的性能。至少一些已知的监测系统包括应变计，其联接到已知的转子叶片的根部部分，且配置成测量根部部分处的应变。用于监测一些已知的转子叶片的传统的方法包括手动检查，其可能不频繁、昂贵和/或耗时，并且在可解决次优的性能之前引入了不合需要的延迟和花费。
发明内容
在一方面，提供了一种用于风力涡轮机的转子叶片监测系统。该风力涡轮机包括至少一个转子叶片。转子叶片包括在根部部分和顶端部分之间延伸的侧壁。转子叶片监测系统包括联接到转子叶片侧壁的光纤束。该光纤束具有从根部部分朝向顶端部分延伸的长度。多个传感器联接到光纤束。该多个传感器中的各个传感器沿着光纤束沿轴向隔开，且配置成用以传送表示转子叶片的相应部分的位置的信号。在另一方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括塔架、联接到塔架上的机舱、可旋转地联接到机舱的毂以及联接到毂的至少一个转子叶片。转子叶片包括至少一个限定从转子叶片的根部部分朝向顶端部分延伸的腔的侧壁。该叶片侧壁在前缘和沿轴向隔开的后缘之间延伸。光纤束联接到叶片侧壁。该光纤束具有从根部部分朝向顶端部分延伸的长度。多个传感器联接到光纤束。该多个传感器中的各个传感器沿着光纤束沿轴向隔开， 且配置成用以传送表示转子叶片的相应部分的位置的信号。在又一方面，提供了一种用于监测风力涡轮机的转子叶片的方法。转子叶片包括在前缘和后缘之间延伸的侧壁。该转子叶片在根部部分和顶端部分之间延伸。该方法包括操作性地将光纤束联接到转子叶片。该光纤束从转子叶片的根部部分朝向顶端部分延伸。 该光纤束具有沿着转子叶片的中心线轴线延伸的长度。多个传感器联接到光纤束。该多个传感器的各个传感器沿着光纤束的长度沿轴向隔开。各个传感器将至少一个表示转子叶片相应部分的位置的信号传送到测量系统。该测量系统至少部分地基于所接收的信号计算转子叶片的偏转。
图1是示例性风力涡轮机的透视图。图2是用于图1中所示的风力涡轮机的包括示例性转子叶片监测系统的示例性转子叶片的透视图。图3是图2中所示的转子叶片的沿着剖面线3-3的截面图。图4是沿着区域4-4得到的图2中所示的转子叶片监测系统的一部分的截面图。图5是示出了图2中所示的转子叶片监测系统的框图。图6是示出了用于操作用于图1中所示的风力涡轮机的转子叶片监测系统的示例性方法的流程图。部件列表
10 风力涡轮机12 转子叶片监测系统14 塔架16 支承面18 机舱20 发电机22 齿轮箱24 转子26 转子轴28 毂30 转子叶片32 叶片根部部分34 载荷传递区36 翼展方向轴线37 风的方向
权利要求
1.一种用于与风力涡轮机(10) —起使用的转子叶片监测系统(12)，所述风力涡轮机包括至少一个转子叶片(30)，所述转子叶片包括在根部部分(50)和顶端部分(5 之间延伸的侧壁64)，所述转子叶片监测系统包括联接到所述转子叶片侧壁的光纤束(76)，所述光纤束具有从所述根部部分朝向所述顶端部分延伸的长度；和，联接到所述光纤束的多个传感器(48)，所述多个传感器中的各个传感器沿着所述光纤束沿轴向隔开，且配置成用以传送表示所述转子叶片的相应部分的位置的信号。
2.根据权利要求1所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，还包括通信地耦联到各个传感器G8)的测量系统(46)，以便从各个所述传感器接收信号，所述测量系统配置成基于所接收的信号计算所述转子叶片(30)的偏转。
3.根据权利要求1所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，所述光纤束(76)包括多芯光纤(104)。
4.根据权利要求1所述的转子叶片监测系统，其特征在于，各个传感器包括光纤布拉格光栅(112)，以用于传送表示所述传感器0 的光路长度的信号。
5.根据权利要求1所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，还包括定位在所述根部部分(50)附近的第一传感器(48)，以及定位在所述顶端部分(5 附近的第二传感器。
6.根据权利要求5所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，所述测量系统06)配置成计算所述顶端部分(5 相对于所述根部部分(50)的沿着所述转子叶片(30)的翼展方向轴线(36)的位移。
7.根据权利要求6所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，所述光纤束(76)从所述转子叶片(30)的前缘(66)延伸到后缘(68)，所述转子叶片监测系统还包括定位在所述前缘附近的第三传感器以及定位在所述后缘附近的第四传感器。
8.根据权利要求7所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，所述测量系统06)配置成计算所述前缘(66)相对于所述后缘(68)的沿着所述转子叶片(30)的弦向轴线(70) 的位移。
9.根据权利要求2所述的转子叶片监测系统(12)，其特征在于，还包括操作性地耦联到桨距调节系统G4)上的控制系统(116)，所述控制系统配置成至少部分地基于计算出的偏转调节所述转子叶片(30)的桨距。
10.一种风力涡轮机(10)，包括塔架(14)；联接到所述塔架的机舱(18)；可旋转地联接到所述机舱的毂08)；联接到所述毂的至少一个转子叶片(30)，所述转子叶片包括限定从所述转子叶片的根部部分(50)朝向顶端部分(5 延伸的腔的至少一个侧壁，所述叶片侧壁(54)在前缘(66) 和沿轴向隔开的后缘(68)之间延伸；联接到所述叶片侧壁的光纤束(76)，所述光纤束具有从所述根部部分朝向所述顶端部分延伸的长度(82)；以及，联接到所述光纤束的多个传感器(48)，所述多个传感器中的各个传感器沿着所述光纤束沿轴向隔开，且配置成用以传送表示所述转子叶片的相应部分的位置的信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于监测风力涡轮机的转子叶片的状态的系统和方法。提供了一种用于风力涡轮机(10)的转子叶片监测系统(12)，该风力涡轮机包括至少一个转子叶片(30)，该转子叶片包括在根部部分(50)与顶端部分(52)之间延伸的侧壁(54)。转子叶片监测系统包括联接到转子叶片侧壁的光纤束(76)，该光纤束具有从根部部分朝向顶端部分延伸的长度；以及联接到光纤束的多个传感器(48)，该多个传感器中的各个传感器沿着光纤束沿轴向隔开，且配置成用以传送表示转子叶片的相应部分的位置的信号。
文档编号F03D7/04GK102562468SQ20111043776
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月16日 优先权日2010年12月17日
发明者T·B·克里布斯 申请人:通用电气公司