用于风力涡轮机的传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种在风力涡轮机(100)上使用的传感器装置(200)。该传感器装置(200)包括布置在转子叶片中/之上的转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)和非转子叶片相关传感器(212、214、216)，其中，与转子叶片相关传感器相关联的传感器信号通过与非转子叶片相关传感器相关联的传感器信号融合而进行处理。本发明专利技术涉及一种用于操作风力涡轮机(100)的方法(400)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机的传感器装置
本专利技术涉及一种在风力涡轮机上使用的传感器装置、一种风力涡轮机以及一种用于操作风力涡轮机的方法。
技术介绍
风力被认为是当今可用的最清洁、最环保的能源之一。在这方面，风力涡轮机受到越来越多的关注。风力涡轮机通常具有塔架，在该塔架的顶部布置有具有转子的机舱，该转子具有带有转子叶片的转子轮毂，以及具有发电机和齿轮箱。转子叶片捕获风的动能并通过旋转能传递风的动能，以使位于机舱中的轴旋转并且将转子叶片连接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接连接到发电机。然后，发电机将机械能转换为电能，然后将该电能馈入到供电网络中。将控制风力涡轮机以最大程度地利用风力发电。如果在这种情况下超过部件的最大(设计)载荷，则可能会造成损坏。结果，这可能会导致全部故障。因为故障排除和进行维修会导致极高的成本，尤其是对于海上设施，因此，防止损坏以及快速分析部件缺陷和风力涡轮机的损坏是非常重要。转子叶片的状态，例如磨损、材料疲劳以及由于老化或使用而可能发生的其他变化，是风力涡轮机状态监测的目标。通过对状态的了解，能够计划维护工作，能够估算装置的当前数值，并能够满足立法机关和客户的安全要求。多数量的传感器用于监测风力涡轮机的操作状态。例如，能够测量用于测量转子叶片的弯曲的应变测量量，用于测量转子叶片的加速度的加速度测量量或其他变量。从DE102014223662A1中已知一种用于布置在风力涡轮机的转子叶片中的传感器装置，其中在转子叶片中检测到的传感器数据被融合。传感器装置具有压力传感器和多轴磁场传感器。压力传感器提供表示转子叶片中内部压力的压力信号。多轴磁场传感器从转子叶片的角度提供表示地球磁场方向的磁场信号。传感器装置设置有评估电子设备，该评估电子设备用于转子叶片中传感器的传感器数据融合。上面提到的传感器装置具有的缺点是：例如，只能不充分或较晚地识别到损坏。通常，期望能够改进对风力涡轮机的传感器和/或风力涡轮机本身的传感器的监测。
技术实现思路
本专利技术的任务是提出一种传感器装置或风力涡轮机或一种方法，其能够改善损坏检测或损坏分析。该任务是通过具有权利要求1的特征的传感器装置、具有权利要求5的特征的风力涡轮机或具有权利要求7的特征的方法来解决。根据一个实施例，提供了一种在风力涡轮机上使用的传感器装置。在风力涡轮机上使用的传感器装置包括布置在转子叶片中或转子叶片上的转子叶片相关传感器以及非转子叶片相关传感器。与转子叶片相关传感器相关联的传感器信号通过和与非转子叶片相关传感器相关联的传感器信号融合而被处理。根据另一实施例，提供了一种具有传感器装置的风力涡轮机。根据另一实施例，提供了一种用于操作风力涡轮机的方法。该方法包括从传感器装置检测传感器数据并处理该传感器数据。附图说明示例性实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释。在附图中示出：图1示出了根据本文描述的实施例的风力涡轮机的示意图；图2示出了具有根据本文所述的实施例的转子叶片相关传感器和非转子叶片相关传感器的风力涡轮机的一部分的示意图；图3示出了根据本文描述的另外的实施例的传感器装置的框图；以及图4示出了根据本文描述的实施例的用于操作风力涡轮机的方法的流程图。具体实施例在下文中，将详细地参考本专利技术的各种实施例，在附图中示出了一个或更多个示例。风力涡轮机能够由转子叶片中或转子叶片上的传感器(转子叶片相关传感器)和/或例如是转子轮毂中或转子轮毂上，塔架中或塔架上以及机舱中或机舱上的其他部件(非转子叶片相关传感器)进行监测和控制。转子叶片相关传感器可以用于实现以下应用中的一种或多种或测量变量：转子叶片的单个叶片调节、转子叶片的升程优化、转子叶片或风力涡轮机的载荷控制、转子叶片或风力涡轮机的载荷测量、风力涡轮机部件的状态确定，例如确定转子叶片的状态确定、冰识别、风力涡轮机部件(例如转子叶片)的使用寿命估算、风场调节、转子超限效应(overruneffects)调节、风力涡轮机对载荷的调节、风力涡轮机相对于相邻风力涡轮机的调节、预测性维护以及失衡识别。通过例如在转子轮毂中的非转子叶片相关传感器能够得出作用在转子叶片上的重力和向心力。本专利技术的实施例涉及一种风力涡轮机的传感器装置，其包括转子叶片相关传感器和非转子叶片相关传感器的组合。本专利技术还涉及通过融合来处理传感器数据。通过将基于转子叶片的传感器数据与基于非转子叶片的传感器数据进行融合或组合，能够实现对风力涡轮机的改进监测。另外，通过融合传感器数据，能够获得风力涡轮机的状态和操作的改进图。如本文所使用的融合或与…融合包括处理基于转子叶片的传感器数据，当在转子轮毂中使用非转子叶片相关传感器时，其中考虑了例如转子叶片相对于重力的位置或者由于整个转子的振动而引起的干扰变量。此外，能够识别出诸如自然力(雷击、结冰、风暴、冰雹、洪水等)，风息或鸟击等事件。如果该方法从基于转子叶片的传感器数据的分析或评估或者从基于非转子叶片的传感器数据的分析或评估中识别出事件，则能够通过融合处理基于转子叶片的传感器的传感器数据或与基于非转子叶片的传感器的传感器数据融合处理。如果该方法识别出风力涡轮机的变化，例如叶片的状态或传动系统的状态，则能够使用非转子叶片相关传感器对事件进行分类。以这种方式，能够实现损坏分析，其中能够更好地评估干扰的大小、类型和/或位置。图1示出了风力涡轮机100。风力涡轮机100包括塔架102和机舱104。转子固定到机舱104。转子包括转子轮毂106，转子叶片108通过叶片根部116固定在该转子轮毂上。根据典型的实施例，转子具有至少两个转子叶片，特别是三个转子叶片。转子叶片100具有沿其纵向延伸的叶片轴线122。转子叶片的长度124从叶片根部116延伸到叶片尖端118。在风力涡轮机100或在风力涡轮机100的操作期间，转子旋转，即，转子轮毂106与转子叶片108一起围绕轴线旋转。由此，驱动发电机以产生电力。此外，风力涡轮机100包括多个传感器，所述多个传感器被设计用于光学、电和/或磁的方式产生传感器信号。传感器可以能够检测与转子叶片相关的参数和与非转子叶片相关的参数，例如压力、温度、加速度、振荡、振动、应变等。如本文所使用的转子叶片相关传感器数据不一定意味着该数据是在转子叶片中生成的，例如在发电机振动的情况下。例如，甚至可以将结冰与结构损坏区分开。如图1所示，转子叶片相关传感器布置在转子叶片108中或转子叶片上，或者布置在多个转子叶片中或多个转子叶片上。转子叶片包括形成传感器组110的多个传感器120。非转子叶片相关传感器布置在以下结构中的一个或更多个结构中或结构上：转子轮毂、塔架、机舱。传感器通过一根信号线或多根信号线连接至评估单元112。评估单元将信号传递给风力涡轮机的控制器114。根据能够与其他实施例组合的一些实施例，转子叶片相关传感器是光纤应变传感器和光纤振动传感器。对于光纤传感器，光学信号通过光导例如光纤被传输到评估单元112。在光纤传感器的情况下，实际的传感器元件通常在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在风力涡轮机(100)上使用的传感器装置(200)，包括：/n至少一个转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)，所述至少一个转子叶片相关传感器布置在转子叶片中或转子叶片上；以及/n至少一个非转子叶片相关传感器(212、214、216)，/n其中，与转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)相关联的传感器信号通过与非转子叶片相关传感器(212、214、216)相关联的传感器信号融合而进行处理。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 DE 102018112825.81.一种在风力涡轮机(100)上使用的传感器装置(200)，包括：
至少一个转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)，所述至少一个转子叶片相关传感器布置在转子叶片中或转子叶片上；以及
至少一个非转子叶片相关传感器(212、214、216)，
其中，与转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)相关联的传感器信号通过与非转子叶片相关传感器(212、214、216)相关联的传感器信号融合而进行处理。


2.根据权利要求1所述的传感器装置(200)，其中，所述转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)和/或所述非转子叶片相关传感器(212、214、216)被设计用于光学、电和/或磁的方式产生传感器信号。


3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(200)，其中，所述转子叶片相关传感器(202、204、206、208、210)和/或所述非转子叶片相关传感器(212、214、216)分别提供有压力信号、加速度信号、温度信号、振动信号、应变信号、冰量信号和/或声音发射信号。


4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(200)，其中，所述非转子叶片相关传感器布置在所述风力涡轮机(100)的以下结构中的一个或更多个结构中或所述结构上：转子轮毂、塔架、机舱。

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【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔·马伊，
申请(专利权)人：福斯四X股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE