带有应变检测机构的风轮机叶片、风轮机、块状传感器单元及其使用制造技术

本发明专利技术涉及一种带有应变检测机构的风轮机叶片。该叶片包括表面结构、块状传感器单元和中间连接板，该块状传感器单元包括用于检测叶片中的应变的光学传感器机构，该中间连接板位于所述光学传感器机构和所述表面结构之间。中间连接板胶粘地连接到所述表面结构和连接到所述光学传感器机构上。所述中间连接板的弹性模量类似于或小于所述表面结构的弹性模量。本发明专利技术还涉及风轮机、块状传感器单元及其使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有应变检测机构的风轮机叶片、风轮机、块状传感器单 元及其使用。
技术介绍
经常具有相当大的尺寸和重量的现代风轮机转子叶片要求采取保护措 施，以便在风轮机正常使用期间保护叶片免予过载和疲劳破坏。因此，风轮机叶片装备有不同的传感器机构，以用于检测叶片中的应 变。已经提出了不同的传感器解决方案，以便达到必要的精度，所述解决 方案包括应变仪和光学应变传感器。一般，光学传感器解决方案不包括架^:电缆，架设电缆祐:认为在防止 叶片被雷击和静电损坏方面是个优点。一种^^解决方案包括将光学传感器埋置在内叶片表面中，以便得到 必要的传感器精度，但把传感器安装限于叶片制造的时间，并且传感器不 容易在需要时改装。另 一种/>知解决方案包括把光学传感器作为单元例如用托架固定在内 叶片表面上几个点中。固定能使传感器起作用而同时将其保持在合适位置。 例如由于各点的精度要求，该解决方案的准确度可能略低于例如埋设式传 感器。本专利技术的目的是提供用于风轮机中光学传感器的解决方案而没有上述 缺点。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种带有应变检测机构的风轮机叶片，所述叶片包括 表面结构，块状传感器单元，该块状传感器单元包括光学传感器机构和中间连接 板，该光学传感器机构用于检测叶片中的应变，该中间连接板位于所述光 学传感器机构和表面结构之间，其中，所述中间连接板胶粘地连接到所i^面结构上以及连接到光学 传感器机构上，以及其中，所述中间连接板的弹性模量类似于或小于表面 结构的弹性才莫量。因此得到一种带有改进的应变检测的风轮机叶片，且没有现有技术的 缺点。尤其是块状传感器单元，在中间连接板作为与内叶片表面相连的一 个大连接区域的情况下，使制造风轮机叶片更容易，而仍实现来自该单元 的精确应变检测。在本专利技术的一方面，所述中间连接板的弹性模量在5至15GPa (十亿 帕斯卡)之间，例如约为llGPa。因此，通过使制造中间连接板的材料的在本专利技术的一方面，所述中间连接板由玻璃增强的塑料材料制成。通 常，现代风轮机叶片由玻璃纤维增强的环氧树脂或例如加有碳纤维的聚酯 材料或具有类似弹性模量的材料的混合物例如^/木材/环氧树脂等制成。在本专利技术的一方面，所述中间连接板制成为在板的边界处具有锥形形 状。因此减少了沿着边界区的应力集中。在本专利技术的一方面，所述中间连接板制成为在一侧上具有平面区，以 用于与光学传感器机构连接。因此使中间连接板的应变传递特征更统一。在本专利技术的一方面，所述中间连接板制成为在一侧上具有凹入区，以 用于与光学传感器机构连接。因此中间连接板适合于光学传感器机构的形 状。在本专利技术的 一 方面，所述中间连接板用胶粘剂机构粘附到叶片表面结 构上，该胶粘剂机构包括的弹性模量类似或小于所述中间连接板的弹性模6量，其例如为双组分环氧树脂。因此保证刚度足以将应变从叶片传递到中 间连接板和光学传感器机构，且仍保持足够的柔性以保证粘接连接不中断。在本专利技术的另一方面，所述光学传感器机构包括光发射才几构和光接收 机构，二者可相对于彼此移位。本专利技术还涉及一种风轮机，该风轮机包括至少两个按照权利要求1-8 之一所述的叶片。本专利技术还涉及一种块状传感器单元，该块状传感器单元用于安装在风 轮机叶片中，所述单元包括 中间连接板，用于检测风轮机叶片中的应变的光学传感器机构，以及优选地，保护 传感器机构的保护盖，其中，所述中间连接板在一侧上包括用于与叶片表面结构连接的区域， 在另一侧上包括用于与光学传感器机构连接的区域，以及其中，所述中间连接板的弹性模量类似于或小于表面结构的弹性模量。因此，能形成一4艮容易用高精度安装的块状传感器单元。另外，块状 传感器单元在安装和正常使用期间足够保护很精致的光学传感器机构。在本专利技术的一方面，所述单元，或者至少所述中间连接板、用于检测 风轮机叶片中应变的光学传感器机构和保护传感器机构的保护盖由非导电 材料制成。因此保证高水平的雷电防护，尤其是防止风4^机叶片内各部件 之间的飞弧(闪燃)以及由此建立闪电电流的不受控制和不可预期的路线。在本专利技术的另 一方面，所述单元和优选地中间连接板包括多个贯通的 螺钉孔。因此通it^t表面结构中旋拧少量螺钉来保证在胶粘剂 的固化 期间使该单元停留在合适位置。当使用双组分环氧树脂时，固化时期可以 是数小时或甚至数天，并且风轮机叶片的相关表面可能在连接过程中竖直 放置。在本专利技术的另一方面，所述中间连接板包括一个或多个中间线标记。 因此能在附装到叶片上期间对准板。在本专利技术的又一方面，所述中间连接板包括至少两组附装平台，每組附装平台都能保持光学传感器机构的附*^1。因此可通过拆开包括两个附^1或組平台的一个旧的光学检测^I来容易改装成新的光学检测机构。新的光学检测机构附装到余下一组中的两个附装平台上。在本专利技术的再一方面，所述中间连接板和光学传感器机构例如通过将 传感器附^粘附到板附装平台上而以应变传递的方式连接。本专利技术还涉及安装到风轮机叶片中的块状传感器单元的4吏用，其用于 检测叶片中的翼状(翼向)弯曲应变，或者作为安^风轮机叶片中的辅 助(补充)单元。能在现有风轮机叶片中辅助安装块状传感器单元尤其有 利，因为例如由于可检测翼状弯曲应变而升级或改善了叶片中的应变检测。附图说明下面参照附图说明本专利技术，在附图中 图1示出大型现代风轮机的前视图，图2示意性示出光学传感器机构在风轮机叶片的内表面上的定位， 图3示出根据本专利技术优选实施例的光学传感器的不同元件的分解图， 图4a-4d示出本专利技术的中间连接板当从不同的位置看时的透视图，和 图5a和5b示出设置在风轮机叶片的内表面上的本专利技术的中间连接板。具体实施例方式图1示出现代风轮机1的前视图，该风轮机具有设置在基座8上的塔 架(塔筒)2。塔架的顶部上设有风轮机机舱3和轮毂4。风轮机轮毂4上通过变桨机构7连接有风轮机转子6，该风轮机转子6 包括至少一个叶片，例如两个或如图1所示的三个叶片5。每个变桨^J 都包括叶片轴承和变桨致动机构，该变桨致动机构能使叶片变桨(俯仰， pitch )。图2示意性示出光学传感器12在风轮机叶片内部的位置。 放大的剖视图示出光学传感器位于叶片根部附近和第一内表面结构9 上。该传感器还位于距叶片前缘和尾缘ll一定距离处，例如位于它们的中心，以4更检测翼状弯曲应变。传感器通过光缆13连接到外部接收机构例如风轮机中或用于风电场 或乂>用电网的遥控中心中的控制与监视系统上。图3以分解图示出本专利技术优选实施例中的光学传感器的不同元件。所述不同元件建立一块状传感器单元26，该传感器单元包括光学传感 器机构14、光缆15、中间连接板16、底部盖板17和保护盖18。中间连接 板、底板和保护盖建立一外壳(容腔)，该外壳完全封闭传感器机构，该 传感器机构包括延伸到连接板16的两侧外面的回路。所示的传感器机构包括三个光纤，该三个光纤形成三个回路，其中每 个回路光纤都ii^光学传感器机构14的连接框架中。 一个回路的光纤ii^ 框架的一端，而另外两个回路的光纤i^A框架的另一端，在此处两个光纤 水平对准并靠近i殳置。 一附装板从框架的每侧的下部朝相反方向延伸。所述单个光纤的端部在过渡区中面对所述两个对置的光纤的端部。传 感器机构14包括光发射机构(该单个光本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有应变检测机构的风轮机叶片（５），所述风轮机叶片包括：　表面结构（９），　块状传感器单元（２６），它包括：　－光学传感器机构（１４），它用于检测叶片中的应变，以及　－中间连接板（１６），它位于所述光学传感器机构（１ ４）和所述表面结构（９）之间，　其中，所述中间连接板（１６）胶粘地连接到所述表面结构（９）以及连接所述光学传感器机构（１４），以及　其中所述中间连接板（１６）的弹性模量类似于或小于所述表面结构（９）的弹性模量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LV卡佩尔，A赫奇斯，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]