专利名称：用于确定风力机轴的偏转的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及风力机，确切地说，涉及一种用于确定风力机轴的偏转的系统。
背景技术：
已知的风力机可将风的动能转化成电能。风力机包括连接到可旋转轮毂的一片或多片叶片，当迎面而来的风击打叶片时，所述轮毂就会旋转。轴将可旋转轮毂连接到发电机。风流过风力机叶片会产生升力、引起旋转并提供扭矩，轴则将扭矩传输至发电机，以使发电机发电。叶片的变桨由将叶片连接到可旋转轮毂的变桨总成控制。在风力机运行期间，一片或多片叶片可能受到不同的风力条件。这些不同的风力条件可能会导致叶片施加于可旋转轮毂上的力不同。可旋转轮毂反过来将这些弯矩传输至轴，从而使轴发生周期性偏转。
发明内容
一方面，本发明提供一种用于确定风力机轴的偏转的系统。所述风力机具有从连接到轴的轮毂延伸出的多片转子叶片。所述系统包括发射器、接收器和控制器。发射器位于与轴的第一部分相邻的位置，且经配置以发射光束。接收器位于与轴的第二部分相邻的位置，且经配置以接收由发射器发射的光束，并确定光束击打接收器的位置。控制器以通信的方式连接到接收器，且经配置以根据接收器上光束击打接收器的位置来确定轴的偏转。另一方面，本发明提供一种根据轴的偏转来调整风力机中至少一片转子叶片的桨距角的系统。所述至少一片转子叶片从连接到轴的轮毂延伸出。所述系统包括发射器、接收器和控制器。所述发射器位于与所述轴的第一部分相邻的位置，且经配置以发射光子。 所述接收器位于与所述轴的第二部分相邻的位置，且经配置以接收由所述发射器发射的光子，并确定所述接收器上所述光子击打所述接收器的位置。控制器以通信的方式连接到接收器，且经配置以根据接收器上光子击打接收器的位置来确定轴的偏转。控制器还经配置以根据所确定的轴的偏转来调整至少一片转子叶片的桨距角，从而减小轴的偏转。所述发射器位于与所述轴的第一端相邻的位置，所述接收器位于与所述轴的相对的第二端相邻的位置。所述发射器经配置以按一定的几何图案发射光子，这样，所述接收器可操作以确定所述轴的旋转偏转。所述控制器经配置以通过将所述至少一片转子叶片所要的桨距角传输给变桨控制器来调整所述至少一片转子叶片的所述桨距角，所述变桨控制器以通信的方式连接到变桨驱动器，用于控制所述至少一片转子叶片的所述桨距角。所述发射器位于与所述轴的第一端相邻的位置，所述接收器位于与所述轴的所述第一端相邻的位置。进一步包括反射器，其位于与所述轴的相对的第二端相邻的位置，其中所述反射器经配置以将由所述发射器发射的光子反射到所述接收器中。所述发射器位于与所述轴的第一端的第一部分相邻的位置，所述接收器位于与所述轴的所述第一端的第二部分相邻的位置，且其特征在于， 所述反射器位于与所述轴的相对的第二端相邻的位置。进一步包括至少一个透镜，其位于所述轴的第三部分，所述至少一个透镜经配置以在所述接收器接收所述光子之前进行以下操作中的至少一项会聚和发散由所述发射器发射的光子。再一方面，本发明提供一种确定轴的偏转并根据所确定的轴的偏转来调整风力机中至少一片转子叶片的桨距角的方法。所述至少一片转子叶片从连接到轴的轮毂延伸出。 所述方法包括根据接收器上由发射器发射的光子击打接收器的位置，通过控制器来确定轴的偏转。控制器至少部分根据所确定的轴的偏转来调整至少一片转子叶片的桨距角，从而减小轴的偏转。调整所述至少一片转子叶片的所述桨距角包括将所述至少一片转子叶片所要的桨距角传输给变桨控制器，所述变桨控制器以通信的方式连接到变桨驱动器，用于控制所述至少一片转子叶片的所述桨距角。所述的方法，进一步包括在确定所述轴的所述偏转之前，由所述发射器发射光子。还进一步包括用所述接收器接收由所述发射器发射的光子。
图1为示例性风力机的侧面透视图；图2为适合与图1所示的风力机结合使用的示例性机舱的局部截面图；图3A为图2所示转子轴的侧视图，且发射器和接收器位于与转子轴相邻的位置；图;3B为图3A所示的转子轴处于偏转状态下的侧视图；图4A至图4C为接收器的多项示例性实施例的平面图，其显示图3A的发射器所发射的光子的不同图案；图5为图2所示转子轴的侧视图，其中发射器和接收器与轴相邻的位置不同于图 3A ；图6所示的流程图描述确定转子叶片的角位置以减小图3A所示轴的偏转的方法。元件符号列表
权利要求
1.一种用于确定风力机(100)轴(134)的偏转的系统O00、300)，所述风力机具有从连接到所述轴的轮毂(Iio)延伸出的多片转子叶片(112)，所述系统包括发射器(164)，其位于与所述轴的第一部分相邻的位置，所述发射器经配置以发射光束；接收器(168)，其位于与所述轴的第二部分相邻的位置，所述接收器经配置以接收由所述发射器发射的所述光束，并确定所述光束击打所述接收器的位置；以及控制器，其以通信的方式连接到所述接收器，所述控制器经配置以根据所述接收器上所述光束击打所述接收器的所述位置来确定所述轴的偏转。
2.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，所述发射器(164)包括激光
3.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，所述接收器(168)包括光电二极管和电荷耦合掐阵列中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，所述发射器(164)位于与所述轴(134)的第一端(160)相邻的位置，所述接收器(168)位于与所述轴的相对的第二端 (162)相邻的位置。
5.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，所述发射器(164)经配置以按一定的几何图案发射包括光子的光束，所述接收器可操作以确定所述轴(134)的弯曲偏转和扭转偏转中的至少一者。
6.根据权利要求5所述的系统O00、300)，其特征在于，所述几何图案包括至少两条交线。
7.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，进一步包括反射器，其位于所述轴(134)的第三部分，所述反射器经配置以将由所述发射器(164)发射的光束反射到所述接收器(168)中。
8.根据权利要求1所述的系统O00、300)，其特征在于，进一步包括透镜，其位于所述轴(134)的第三部分，所述透镜经配置以在所述接收器(168)接收所述光子之前进行以下操作中的一项会聚和发散由所述发射器(164)发射的光束。
9.一种用于根据轴(134)的偏转来调整风力机(100)中至少一片转子叶片(112)的桨距角的系统O00、300)，所述至少一片转子叶片从连接到所述轴的轮毂(110)延伸出，所述系统包括发射器(164)，其位于与所述轴的第一部分相邻的位置，所述发射器经配置以发射光子；接收器(168)，其位于与所述轴的第二部分相邻的位置，所述接收器经配置以接收由所述发射器发射的光子，并确定所述接收器上所述光子击打所述接收器的位置；以及控制器，其以通信的方式连接到所述接收器，所述控制器经配置以根据所述接收器上所述光子击打所述接收器的所述位置来确定所述轴的偏转，所述控制器还经配置以根据所确定的所述轴的偏转来调整所述至少一片转子叶片的所述桨距角，从而减小所述轴的偏转。
10.根据权利要求9所述的系统O00、300)，其特征在于，所述发射器(164)位于与所述轴(134)的第一端(160)相邻的位置，所述接收器(168)位于与所述轴的相对的第二端(162)相邻的位置。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量风力机轴的偏转并根据所确定的偏转来调整所述风力机的转子叶片的桨距角的系统和方法。所述系统包括发射器、接收器和控制器。所述发射器位于与所述轴的第一部分相邻的位置，且经配置以发射光子。所述接收器位于与所述轴的第二部分相邻的位置，且经配置以接收由所述发射器发射的光子，并确定所述接收器上所述光子击打所述接收器的位置。所述控制器以通信的方式连接到所述接收器，且经配置以根据所述接收器上所述光子击打所述接收器的所述位置来确定所述轴的偏转。所述控制器还经配置以根据所确定的所述轴的偏转来调整所述转子叶片的所述桨距角，从而减小所述轴的偏转。
文档编号F03D7/02GK102562457SQ201110463089
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者E·D·埃格尔斯顿 申请人:通用电气公司