用于监测风力涡轮机的转子叶片的表面处的气流的组件和方法技术

描述了一种用于监测风力涡轮机的转子叶片的表面处的气流的组件。该组件包括：（a）适于布置在转子叶片表面的预定位置处的表面模块，该表面模块包括沿轴线面向相反方向的两个空气入口；（b）包括两个压力传感器的传感器模块，其中，该两个压力传感器中的一个与该两个空气入口中的一个流体连通，并且该两个压力传感器中的另一个与该两个空气入口中的另一个流体连通，其中，该传感器模块适于输出指示由该两个压力传感器感测到的压力的两个压力信号；以及（c）处理单元，其适于基于该两个压力信号来确定沿该轴线的流动方向和流动速度中的至少一个。此外，还描述了一种风力涡轮机及一种方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测风力涡轮机的转子叶片的表面处的气流的组件和方法


[0001]本专利技术涉及风力涡轮机的领域，特别是涉及风力涡轮机的转子叶片的表面处的气流的监测。

技术介绍

[0002]调节风力涡轮机的性能高度地取决于能够准确和可靠地预测在风力涡轮机叶片所经历的不同操作状况下的风力涡轮机叶片的空气动力学行为。风力涡轮机叶片上方的流的关键特征中的一个是失速的发生和叶片表面上的流动方向。识别和量化这些流特征可帮助以更高的精度理解和调节风力涡轮机叶片的性能，并且减少与预测风力涡轮机叶片上的这种流动行为中的仿真方法的不精确性和不确定性相关联的设计安全因素。因此，可能需要借助于简单和可靠的装置来识别这些流特征，以由此，对于任何给定的流入状况，通过影响涡轮机的控制参数，诸如桨距角、转子速度、偏摆位置等，来帮助提高涡轮机性能。

技术实现思路

[0003]该需要可通过根据独立权利要求所述的主题来满足。本专利技术的有利实施例通过从属权利要求来描述。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于监测风力涡轮机的转子叶片的表面处的气流的组件，该组件包括：（a）适于布置在转子叶片表面上的预定位置处的表面模块，该表面模块包括沿轴线面向相反方向的两个空气入口；（b）包括两个压力传感器的传感器模块，其中，该两个压力传感器中的一个与该两个空气入口中的一个流体连通，并且该两个压力传感器中的另一个与该两个空气入口中的另一个流体连通，其中，该传感器模块适于输出指示由该两个压力传感器感测到的压力的两个压力信号；以及（c）处理单元，其适于基于该两个压力信号来确定沿该轴线的流动方向和流动速度中的至少一个。
[0005]本专利技术的该方面基于如下构思，即：通过叶片表面处的指向相反方向的空气入口的总压力测量允许确定沿对应于空气入口的定向的轴线的流动方向和流动速度。
[0006]在本上下文中，术语“沿轴线面向相反方向的两个空气入口”可特别地表示这两个空气入口对准（在轴线上）并且面向直径上相反的方向，即它们之间具有180
°
角的方向。
[0007]在本上下文中，术语“流动方向”可特别地表示流是否指向沿轴线的两个可能方向之一的指示，所述两个可能方向即从空气入口中的一个所面向的一侧朝向空气入口中的另一个所面向的一侧，或者从空气入口中的另一个所面向的一侧朝向空气入口中的所述一个所面向的一侧。
[0008]根据本专利技术的实施例，处理单元适于通过确定该两个压力信号之间的差的符号来确定沿该轴线的流动方向。
[0009]换句话说，压差的符号被用作流动方向的指示。因此，流动方向被确定为从具有较大压力的空气入口朝向具有较低压力的空气入口的方向。
[0010]根据本专利技术的另一实施例，处理单元适于通过确定该两个压力信号之间的差的大小来确定沿该轴线的流动速度。
[0011]换句话说，压差的大小被用作流动速度的指示。
[0012]根据本专利技术的另一实施例，该两个空气入口中的一个面向转子叶片的前缘，并且该两个空气入口中的另一个面向转子叶片的后缘。
[0013]换句话说，该两个空气入口中的所述一个面向在正常工作状况下预期气流到来的方向。类似地，该两个空气入口中的另一个面向在正常操作期间预期气流行向或流向的方向。
[0014]因此，如果压力信号指示气流从后缘指向前缘，则其将会被视为异常操作的指示，如在空气动力失速的情况下一样。
[0015]根据本专利技术的另一实施例，该表面模块包括沿另一轴线面向相反方向的两个另外的空气入口，该传感器模块包括两个另外的压力传感器，该两个另外的压力传感器中的一个与该两个另外的空气入口中的一个流体连通，并且该两个另外的压力传感器中的另一个与该两个另外的空气入口中的另一个流体连通，该传感器模块适于输出指示由该两个另外的压力传感器感测到的压力的两个另外的压力信号，并且该处理单元适于基于该两个另外的压力信号来确定沿该另一轴线的另一流动方向和另一流动速度中的至少一个。
[0016]换句话说，该两个另外的空气入口和该两个另外的压力传感器使得能够确定沿该另一轴线（其优选地既不与所述轴线重合也不与所述轴线平行）的气流的方向和/或速度。取决于该另一轴线相对于叶片边缘的定向，关于沿该另一轴线的流动方向和/或流动速度的信息可用于检测操作期间的不期望状况，特别是通过与沿所述轴线的对应值比较。
[0017]根据本专利技术的另一实施例，所述轴线和所述另一轴线在平行于转子叶片的表面的平面中延伸并且在它们之间以预定角度延伸。
[0018]换句话说，所述轴线和所述另一轴线在一个平面（平行于叶片表面）内延伸，但具有不同的定向。
[0019]根据本专利技术的另一实施例，该预定角度选自由15
°
、30
°
、45
°
、60
°
和90
°
组成的组。
[0020]在具有两个轴线（所述轴线和所述另一轴线）的优选实施例中，该预定角度为90
°
。
[0021]然而，要明确指出的是，一些实施例可包括多个另外的轴线，例如两个、三个或甚至更多个另外的轴线。在具有两个另外的轴线的情况下，该预定角度优选地为60
°
（即，相应地为60
°
和120
°
）。在具有三个另外的轴线的情况下，该预定角度优选地为45
°
（即，相应地为45
°
、90
°
和135
°
）。
[0022]根据本专利技术的另一实施例，该表面模块包括两个附加的空气入口，其沿所述轴线面向相反方向并且位于该两个空气入口上方，该传感器模块包括两个附加的压力传感器，该两个另外的附加传感器中的一个与该两个附加的空气入口中的一个流体连通，并且该两个附加的压力传感器中的另一个与该两个附加的空气入口中的另一个流体连通，该传感器模块适于输出指示由该两个附加的压力传感器感测到的压力的两个附加的压力信号，并且该处理单元适于基于该两个附加的压力信号来确定附加的流动方向和附加的流动速度中的至少一个。
[0023]在该实施例中，该两个附加的空气入口与该两个空气入口指向相同的方向，但是它们被布置在该两个空气入口上方，即比该两个空气入口更远离叶片表面。因此，该两个附
加的空气入口提供了关于平行于该两个空气入口的平面并处于该平面上方的平面中的流动的信息。该两个附加的空气入口和对应的压力传感器，特别是与该两个空气入口相结合，提供了关于转子叶片表面处的边界层的状态的有用信息。
[0024]根据本专利技术的另一实施例，该传感器模块和处理单元形成适于布置在转子叶片内的集成模块。
[0025]在该实施例中，该处理单元和传感器模块被布置在单个壳体内，该壳体可被布置在转子叶片内的任何合适位置处，并借助于合适的软管或管道与表面模块的空气入口连接。由处理单元获得的信息随后可被传送到风力涡轮机控制器并由其使用。
[0026]根据本专利技术的另一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测风力涡轮机的转子叶片（2）的表面（1）处的气流的组件，所述组件包括：表面模块（10），其适于布置在转子叶片表面（1）上的预定位置处，所述表面模块包括沿轴线面向相反方向的两个空气入口（11、12），传感器模块（20），其包括两个压力传感器，其中，所述两个压力传感器中的一个与所述两个空气入口中的一个流体连通，并且所述两个压力传感器中的另一个与所述两个空气入口中的另一个流体连通，其中，所述传感器模块适于输出指示由所述两个压力传感器感测到的压力的两个压力信号，以及处理单元（30），其适于基于所述两个压力信号来确定沿所述轴线的流动方向和流动速度中的至少一个，其中，所述表面模块包括沿所述轴线面向相反的方向并且位于所述两个空气入口上方的两个附加的空气入口，其中，所述传感器模块包括两个附加的压力传感器，两个另外的附加传感器中的一个与所述两个附加的空气入口中的一个流体连通，并且所述两个附加的压力传感器中的另一个与所述两个附加的空气入口中的另一个流体连通，所述传感器模块适于输出指示由所述两个附加的压力传感器感测到的压力的两个附加的压力信号，并且其中，所述处理单元适于基于所述两个附加的压力信号来确定附加的流动方向和附加的流动速度中的至少一个。2.根据前一权利要求所述的组件，其中，所述处理单元适于通过确定所述两个压力信号之间的差的符号来确定沿所述轴线的所述流动方向。3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述处理单元适于通过确定所述两个压力信号之间的差的大小来确定沿所述轴线的所述流动速度。4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述两个空气入口中的一个面向所述转子叶片的前缘（LE），并且所述两个空气入口中的另一个面向所述转子叶片的后缘（TE）。5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述表面模块包括沿另一轴线面向相反的方向的两个另外的空气入口，所述传感器模块包括两个另外的压力传感器，所述两个另外的压力传感器中的一个与所述两个另外的空气入口中的一个流体连通，并且所述两个另外的压力传感器中的另一个与所述两个另外的空气入口中的另一个流体连通，所述传感器模块适于输出指示由所述两个另外的压力传感器感测到的压力的两个另外的压力信号，并且所述处理单元适于基于所述两个另外的压力信号来确定沿所述另一轴线的另一流动方向和另一流动速度中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：