本实用新型专利技术涉及一种用于光学测量风力发电设备(1)的风轮叶片(18)的挠度的装置，所述风轮叶片(18)通过其叶片根部(23)固定在风轮(6)的风轮轮毂(8)上，所述装置具有以下部件：至少一个与叶片根部(23)间隔地固定在风轮叶片(18)上的发射光线的外部标记(33)；至少一个固定在风轮(6)上的相机(27)，该相机(27)接收由外部标记(33)射出的光线(35)并且提供与相机(27)相对于外部标记(33)的相对位置有关的第一位置信息；一个与相机(27)耦合的评估装置(37)和一个位置检测器件，该位置检测器件检测相机(27)相对于叶片根部(23)的相对位置并且提供与该位置有关的第二位置信息，其中，评估装置(37)通过处理所述位置信息确定至少一个表征风轮叶片(18)挠度的参数。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
用于光学测量风轮叶片的挠度的装置及风力发电设备
本技术涉及一种用于光学测量风轮叶片的挠度的装置，所述风轮叶片属于风力发电设备并通过其叶片根部固定在风轮的风轮轮毂上，所述装置具有以下部件至少一个与叶片根部间隔地固定在风轮叶片上的发射光线的外部标记；至少一个固定在风轮上的相机，该相机接收由外部标记射出的光线并且提供与相机相对于外部标记的相对位置有关的第一位置信息；一个与相机耦合的评估装置。
技术介绍
由于风力发电设备中风轮叶片的长度和柔性不断增加，对风轮叶片的控制越来越多地旨在减小风力发电设备运行中出现的负荷和振动。风轮叶片的负荷主要由空气动力学效应引起。但不可能直接测量该空气动力学负荷。因为叶片挠度和叶片负荷具有紧密关系， 因此关于叶片挠度的信息是用于风力发电设备控制系统的良好的输入信息，该控制系统可以根据这些信息减少不期望的周期性叶片负荷，这些叶片负荷例如由风轮轴线相对于风向的错误定向或由竖直或水平风剪切产生。在2006年1月公开的文献NREL/TP-500-39253中描述了一种用于测量风轮叶片挠度的方法，其中使用了布置在叶片根部附近的带有红外线辐射源的红外线相机以及固定在风轮叶片上的反射条。由红外线辐射源照射的反射条将红外线光反射回相机，从而可以通过评估由相机拍摄的图像来计算叶片挠度。WO 2010/054661 A2公开了一种用于监测风力发电设备风轮叶片的负荷的方法， 该风力发电设备包括吊舱和通过风轮轴可旋转地支承在该吊舱上的风轮轮毂，在该风轮轮毂上固定有至少一个风轮叶片。风轮叶片包括一个反射器，该反射器的位置与风轮叶片的负荷有关地变化。在吊舱中布置有一个用于电磁辐射的辐射源和一个辐射接收器，其中，辐射路径从辐射源指向反射器并且从该反射器往回指向辐射接收器。借助监测装置可以根据由辐射接收器接收的辐射的变化确定承载的风轮叶片的偏转。在前述的这些方法中，风力发电设备的振动导致出现测量误差，因为该振动引起了相机的移动。因此在相机的感光面上该相机的运动与由叶片弯曲引起的反射器图像的运动重叠到一起。此外，相机由于相机支架和/或风轮叶片不可逆的变形而移动也导致出现测量误差。这种变形例如是风轮叶片在叶片根部附近原本呈圆形的横断面变为椭圆形的横断面，这可以归因于材料在受负荷的情况下蠕变(Materialkriechen)。传统的基于相机的用于测量沿风轮叶片的一个或多个点处的叶片挠度的系统使用一个光源，该光源照射一个或多个沿叶片布置在预先确定的位置上的反射器。由反射器反射的光线被数码相机接收，该数码相机为此具有感光面。通过评估感光面上反射器图像的位置计算反射器相对于相机位置的错移并且由此推导出叶片挠度。在此，为了使测量分辨率最大化，在相机中装入一个具有狭窄视角的透镜，因此当反射器(或多个反射器)在叶片承载的情况下以预计的最大程度错移时，反射图像可以在感光面上最大程度地移动。因此风轮叶片的叶片根部区域通常不在相机视野之内。与传统的基于相机的用于测量叶片挠度的系统相关联地尤其具有以下问题-由于相机的振动，反射器图像在相机的感光面上移动，使得所述系统错误地将该移动理解为风轮叶片的弯曲而发出信号。-例如通过由于材料蠕变(例如叶片的椭圆形横断面)造成风轮叶片在相机位置的区域内变形，相机相对于叶片根部的位置随着时间的增加不可逆地变化，使得在叶片没有弯曲挠度的情况下也会引起反射器图像在感光面上的错移。由此在叶片挠度测量中产生误差。
技术实现思路
由此出发，本技术所要解决的技术问题在于，进一步设计开头所述类型的装置，使得可以避免或至少减少在确定叶片挠度时由于相机振动和/或相机不可逆地错移造成的误差。该技术问题按本技术通过一种用于光学测量风力发电设备的风轮叶片挠度的装置解决，所述风轮叶片通过其叶片根部固定在风轮的风轮轮毂上，所述装置具有-至少一个与叶片根部间隔地固定在风轮叶片上的发射光线的外部标记，-至少一个固定在风轮上的(第一)相机，该相机接收由所述外部标记射出的光线并且提供与该相机相对于外部标记的相对位置有关的第一位置信息，-一个与所述相机耦合的评估装置，-一个位置检测器件，该位置检测器件检测所述相机相对于叶片根部的相对位置并且提供与该相对位置有关的第二位置信息，其中，所述评估装置通过评估所述(尤其是两个)位置信息确定风轮叶片的挠度和/或至少一个表征该挠度的参数。因为第一位置信息表征相机相对于外部标记的相对位置并且第二位置信息表征相机相对于叶片根部的相对位置，因此可以与相机的位置和/或定向无关地确定风轮叶片的挠度和/或至少一个表征该挠度的参数。由此可以显著减小由现有技术已知的在确定风轮叶片挠度(叶片挠度)时出现的误差。评估装置优选与位置检测器件耦合。此外，位置检测器件可以与相机分开地设置或包括该相机，因此在后一种情况下相机构成位置检测装置的一部分。评估装置优选由所述至少一个表征风轮叶片挠度的参数推导出风轮叶片的挠度。 按照本技术的一种扩展设计，所述至少一个表征风轮叶片的挠度的参数相应于风轮叶片的叶片挠度。按照本技术的一种设计方案，与所述叶片根部间隔地在风轮叶片上固定有多个发射光线的外部标记，这些外部标记与叶片根部的距离优选是不同的，其中，相机接收由外部标记发射出的光线，并且其中，由相机提供的第一位置信息与该相机相对于外部标记的相对位置有关。通过使用多个外部标记可以尤其提高测量的准确性。此外，通过在与叶片根部不同距离处设置外部标记可以确定沿叶片轴线的叶片挠度曲线。第一位置信息尤其表征相机相对于外部标记的相对位置。评估装置尤其确定叶片根部相对于所述一个或多个外部标记的相对位置作为所述至少一个表征所述风轮叶片挠度的参数。在此，叶片根部相对于所述一个或多个外部标记的相对位置尤其构成了一个与相机位置无关的位置信息，该位置信息优选表征或描述风轮叶片的挠度。评估装置尤其通过评估第二位置信息计算相机相对于叶片根部的相对位置。此外，评估装置尤其通过评估第一位置信息计算相机相对于一个或多个外部标记的相对位置。评估装置优选由相机相对于叶片根部的相对位置和相机相对于一个或多个外部标记的相对位置确定叶片根部相对于一个或多个外部标记的相对位置。叶片根部的一点或叶片根部区域内的一点优选构成表示叶片根部位置的参考点。 该参考点优选位于风轮叶片的叶片轴线上和/或优选位于风轮叶片靠近轮毂的端部上。因此在涉及到叶片根部的位置时可以用该参考点的位置代替叶片根部的位置。由此可以考虑到叶片根部通常具有一定的长度。按照本技术的一种扩展设计，评估装置确定该参考点相对于一个或多个外部标记的相对位置作为所述至少一个表征风轮叶片挠度的参数。一个或多个外部标记优选分别设计为光源或设计为被光源照射的反射器。按照本技术的一种扩展设计，一个或多个外部标记分别由导引光线的光波导体(例如导引光线的光学纤维，尤其是玻璃纤维)的端部构成，优选借助一个或多个光源将光线射入该光波导体中。一个或多个光源例如由一个或多个发光二极管构成。一个或多个反射器优选设计为后向反射的，因此也可以称为后向反射器(Retro-Reflektor)。相机在其光谱学感光度方面尤其与(射出的)光线匹配。该光线可以是可见光。 但优选是红外线光。相机优选拍摄一个或多个外部标记的至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：F伯托洛蒂，
申请(专利权)人：SSB风系统两合公司，
类型：实用新型
国别省市：
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