用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于估计受到雷击(18)的非传导性中空结构的状态的系统(10)。该结构具有内部腔体(20)。该系统(10)包括压力变换器(22)，其用以测量因雷击(18)而在内部腔体(20)内产生的声波(24)的压力(23)。该系统(10)还包括控制器(26)，其耦接到压力变换器(22)上，用以接收来自于压力变换器(22)的测得压力(23)以及基于测得压力(23)来处理结构的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及非传导性中空结构，并且更具体地涉及用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。
技术介绍
由于风力涡轮机额定电功率和风力涡轮机叶片尺寸的增大，风力涡轮机叶片日益变得易于受到雷击。受到雷击的风力涡轮机叶片的状态可受到不利地影响。这可导致功率输出降低，因为其需要较长停机时间来修理和/或更换受影响的叶片。已提供了常规系统来保护风力涡轮机叶片免受因雷击造成的不利状态影响。在此类系统中，风力涡轮机叶片在叶片尖端处设有金属接收器，且在叶片的内部安装了引下导体(或引下导线，down-conductor)，以便将金属接收器电性耦接到接地件上。常规引下导体系统的其它设计可包括例如外部网状物或外部导体。在叶片尖端处的金属接收器受雷击的情况下，导体将雷电电流从叶片尖端传递至接地件，力图防止雷电电流导致涡轮机叶片的不利状态影响。然而，此类常规系统可具有许多缺陷。例如，并非所有对风力涡轮机叶片的雷击都发生在叶片尖端处。代替的是，雷电可在叶片根部与尖端之间的中间位置处冲击风力涡轮机叶片，有可能对涡轮机叶片的状态造成不利影响。实际上，有利的是将提供一种用以估计受到雷击的风力涡轮机叶片的状态和/或提供对雷击造成的风力涡轮机叶片状态的估计的系统。
技术实现思路
根据示例性实施例，提供了一种用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。该结构具有内部腔体。该系统包括压力变换器(transducer)，其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。该系统还包括控制器，其耦接到压力变换器上，用以从压力变换器接收测得压力，且基于测得压力来处理结构的状态。根据本文公开的另一示例性实施例，提供了一种用于监测受到雷击而影响至少一个涡轮机叶片的多个风力涡轮机叶片的状态的系统。各涡轮机叶片均具有沿纵轴线的位于相对端处的根部和尖端。涡轮机叶片在相应的根部处连接到毂上。该系统包括压力变换器， 其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。此外，该系统包括控制器，其耦接到各压力变换器上，用以接收来自于各压力变换器的测得压力，且基于来自于各涡轮机叶片的测得压力与表示雷击的压力阈值相比较来监测各涡轮机叶片的状态。根据本文公开的另一示例性实施例，提供了一种用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。该结构具有内部腔体。该系统包括压力变换器，其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。该系统还包括沿该结构的纵轴线延伸的导体，用以传送可归因于雷击的电流。该系统还包括耦接到导体上用以测量导体内的电流的电流传感器。 该系统还包括耦接到压力变换器和电流传感器上的控制器，其用以接收来自于压力变换器的测得压力和来自于电流传感器的测得电流，以及基于测得压力和测得电流来处理结构的状态。附图说明当参照附图来阅读如下详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，其中，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中图1为用以将多个涡轮机叶片连接在用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统内的毂的示例性实施例的局部剖面视图；图2为在如图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统内使用的涡轮机叶片的示例性实施例的局部剖面侧视图；图3为在雷击穿过涡轮机叶片内部腔体期间，图2中所示的涡轮机叶片的内部腔体内的测得压力对时间的图表；图4为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；图5为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；图6为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；以及图7为在雷击穿过涡轮机叶片的内部腔体期间，图2中所示的涡轮机叶片的内部腔体内的测得电流对时间的图表。零件清单10 系统11风力涡轮机系统12，14，16 叶片18雷击19传感轴线20内部腔体21表面22压力变换器23测得压力24声波25声音隔离器26控制器27存储器28根部30尖端31雷电接收器32纵轴线33雷电接收器34毂35电流36隔板37，39峰值时间38表面41峰值电流42峰值压力43峰值时间差44大气压力46声音标记48，52，58 ADC50，66流电隔离器54无线收发器56无线接收装置60远程位置61远程控制器62导体64传感器68，70线缆具体实施例方式本专利技术的示例性实施例以涡轮机叶片为背景进行了描述。然而，本专利技术的实施例并不限于这些布置，以及包括具有部分封装或包含容积的任何非导电的中空结构，如风力涡轮机叶片布置及其对应的避雷系统，其暴露于外部环境，且因此在暴风雨期间会受到和易受雷击和增大的电场量级。非传导性中空结构可包括导电或非导电的涂层，其例如在制造过程期间可施加到中空结构上。举例而言，此类非传导性中空结构包括但不限于在风力涡轮机系统中使用的涡轮机叶片、用于形成翼片(wing)的中空结构、飞行器的机身或尾部，以及用于形成天线整流罩的中空结构。如上文所述，已经介绍了常规系统，其提供在涡轮机叶片内从尖端到根部延伸的导体，用以在涡轮机叶片因雷击在尖端接收器处受到冲击的情况下，将电流从尖端处的接收器传递至接地件。然而，本专利技术的专利技术人认识到，这些系统并未解决沿涡轮机叶片除尖端接收器处外的位置受到雷击的情形。本专利技术的专利技术人认识到，在此种雷击情况下，涡轮机叶片的外表面可能会损毁，包括表皮和胶合材料，导致雷电电流的电弧穿过涡轮机叶片的内部腔体，这将快速地加热内部腔体内的空气，且导致压力冲击波，这随后会影响涡轮机叶片的状态。本专利技术的专利技术人认识到，如果安装的系统可监测涡轮机叶片的状态，则可采取预防措施来防止对涡轮机叶片状态的可能的其它不利影响。 尽管上文所述的常规系统提供了导体，该导体传递表示在尖端接收器处的雷击的电流，但该电流并不提供关于涡轮机叶片状态的信息。在本专利技术的实施例中，涡轮机叶片的状态受到判定/监测，且可以或不能表明，对涡轮机叶片的雷击不利地影响涡轮机叶片，以便准许部分或所有涡轮机叶片进行修理和/或更换。例如，该系统可判定，在对涡轮机叶片雷击之6后，涡轮机叶片的状态未表明需要修理涡轮机叶片的任何不利影响。然而，在另一实例中， 该系统可判定，在对涡轮机叶片雷击之后，涡轮机叶片的状态表明需要修理和/或更换涡轮机叶片的不利影响。图1至图2示出了示例性实施例的风力涡轮机系统11，其包括多个非传导性中空结构，如风力涡轮机叶片12，14，16，该叶片12，14，16分别包括沿纵轴线32位于相对端处的根部观和尖端30。尽管图2示出了叶片12，但风力涡轮机系统11内的其它叶片14，16具有类似的结构。风力涡轮机叶片12，14，16在各涡轮机叶片12，14，16的相应根部观处单独地连接到毂34上。隔板36或隔壁(图4至图6)定位在根部观附近。如图2中所示， 叶片12具有内部腔体20，该内部腔体20可为中空的，且采用从根部观延伸至尖端30的预定形状。如在图2中进一步所示，叶片12包括定位在尖端30处的雷电接收器31，以及定位在根部观与尖端30之间的中间位置处的雷电接收器33。导体62在叶片12的内部腔体 20内从尖端30传递到根部观且进入毂34(图1)中，以便将雷电接收器31电性地连接到毂34内的接地件(未示出)上。在雷电接收器31受雷击的情况下，产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于估计受到雷击（１８）的非传导性中空结构的状态的系统（１０），所述结构具有内部腔体（２０），所述系统（１０）包括：压力变换器（２２），其用以测量因所述雷击（１８）而在所述内部腔体（２０）内产生的声波（２４）的压力（２３）；以及控制器（２６），其耦接到所述压力变换器（２２）上，用以接收来自于所述压力变换器（２２）的测得压力（２３），所述控制器（２６）构造成用以基于所述测得压力（２３）来处理所述结构的状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·科斯特，B·李，R·默里，Y·门德斯埃尔南德斯，P·朱奇，
申请(专利权)人：G·P·科斯特，B·李，R·默里，Y·门德斯埃尔南德斯，P·朱奇，
类型：发明
国别省市：US