用于确定风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定风力涡轮机（210）的转子叶片（300）的弯曲角的方法（900）。所述方法（900）包括读取至少一个加速度信号（a1）的步骤（910），所述加速度信号（a1）代表着所述转子叶片的基本上垂直于所述风力涡轮机的转子平面（320）起作用的加速度。此外，所述方法（900）包括在使用所述加速度信号的情况下确定所述风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的步骤（920）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按独立权利要求所述的用于确定风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的一种方法和一种装置。
技术介绍
风力涡轮机通过转子叶片的围绕着其纵轴线的调节以及发电机力矩来调整。用于斜度调整的调节参量是转子转速并且调节量是转子叶片的节面角。对于传统的设备来说，使用集中俯仰控制CPC(CPC=Collective Pitch Control)。在此所述三个转子叶片全部用相同的节面角来调节。对于具有水平的轴线以及至少两个转子叶片的风力涡轮机来说，通过所述叶片角的同步调节来如此将转速调整到额定风速之上，从而通过所述冲角的改变来以这样的方式减小空气动力的升力并且由此减小驱动力矩，使得设备可以在额定转速的范围内运行。在风速高于断开速度时，将这种叶片调节机制另外用作制动器，方法是将叶片以凸耳迎着风，使得转子不再提供值得一提的驱动力矩。在进行这种集中的叶片调节时，由于不对称的空气动力的负荷而产生作用于吊舱的俯仰力矩及偏转力矩。不对称的负荷比如通过沿垂直的方向的风剪切力(边界层)、偏转角误差、狂风和湍流、塔筒上的气流的堵塞等等而产生。一种已知的降低这种不对称的空气动力的负荷的方案在于，个别地调节叶片的冲角(英语Individual Pitch Control=IPC)。对于这种调整方案来说,有必要确定在转子叶根上存在的弯曲力矩(尤其冲击弯曲力矩)。所述弯曲力矩而后用作用于个别的叶片调节的调节参量。为了确定弯曲力矩，可以使用DMS传感器(DMS=应变计)，所述DMS传感器安置在转子叶根上。所述DMS传感器的问题在于应用方面和断裂危险以及较小的使用寿命。其它的比如在WO 2008/041066或者DE 197 39 164 B4中公开的方法通过经由陀螺仪测量吊舱加速度的做法或者通过相应的通过间距测量来确定设备部件的通过负荷而出现的变形并且由此确定负荷的传感器来求得所述俯仰力矩和偏转力矩。从IPC调整的眼光来看，叶片弯曲力矩很适合用作调节参量。当然以往还未能够找到适合于持久使用的测量技术。层压到所述叶片中的用于进行力矩测量的Fibre-Bragg传感器在有故障的情况下不能更换，粘贴的DMS传感器所拥有的使用寿命太短。这两种方法另外具有这样的问题，即测量工作仅仅局部地在叶片上进行。层压材料中的局部的异质性因而导致测量误差，对叶根中的总体的应力状态的推断以及由此在那里起作用的力矩由此总是带有误差。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供一种方法和一种装置，所述方法和装置能够在改进的情况下确定风力涡轮机的转子叶片的负荷。该任务通过独立权利要求的主题得到解决。有利的设计方案通过从属权利要求以及以下说明书的主题来获得。本专利技术提供一种用于确定风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的方法，其中所述方法具有以下步骤 -读取至少一个加速度信号，所述加速度信号代表着作用于转子叶片的加速度；并且 -在使用所述加速度信号的情况下确定所述风力涡轮机的转子叶片的弯曲角。此外，本专利技术提供一种用于确定风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的装置，其中所述装置具有以下特征-用于读取加速度信号的接口，所述加速度信号代表着作用于转子叶片的加速度；以及-用于在使用所述加速度信号的情况下确定所述风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的单J Li o一种具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码保存在机器可读的载体比如半导体存储器、硬盘存储器或者光学的存储器上并且在所述程序在控制仪或者装置上执行时用于实施按前面所描述的实施方式之一所述的方法。本专利技术基于这样的认识，即所述风力涡轮机的转子叶片的弯曲与该转子叶片的在叶根上的弯曲力矩之间处于预先确定的关联之中。为了确定所述弯度，尤其使用基本上垂直于转子平面来测量的加速度或者加速度信号。作为额外的加速度信号，也可以使用沿叶片纵向方向的加速度。作为转子平面，在此是指虚拟的或者实际上的平面，转子叶片围绕着风力涡轮机的转子轴在该平面中旋转。这意味着，在当前的方案中所使用的加速度代表着沿转子轴的方向的加速度。在知道这种预先确定的关联的前提下，在这种情况下可以从所述转子叶片或者转子叶片的至少一个部件的加速度中推断出在这个转子叶片的叶根上的存在的弯曲力矩，从而可以在使用稍作改动的调整参数的情况下继续使用传统的用于确定叶片节面角的调整单元。在此并非强制推断出所述叶根上的存在的弯曲力矩，而是更确切地说也可以在所测量的或者所读取的加速度的基础上直接计算有待设定的冲角。在这种情况下，因而从所确定的加速度中求得叶片弯曲(也就是说数值beta)，从中确定所述转子叶片的IPC节面角或者说冲角。所介绍的调整方法由此可以使用弯曲力矩(或者说弯曲角)并且而后确定所述转子叶片的所谓的节面角。在此也可以为“节面角”这个概念而使用“冲角”这个概念。也就是说从所述弯曲角中可以确定用于所述转子叶片的冲角或者个别的冲角。本专利技术提供这样的优点，即可以继续使用传统的调整单元，从而不需要费用很高地重新开发用于所述风力涡轮机的转子叶片的冲角的调整的调整单元。同时，为了提供所使用的传感器参量而可以使用相应的传感器，所述传感器针对老化现象和测量误差明显地更为稳健。由于风力涡轮机为较长的运行时间而设计并且尤其转子叶片的更换的费用非常高，所以前面提到的优点还更为重要。用这里所介绍的方案可以进行容易的且成本低廉的改装。按照本专利技术的一种有利的实施方式，在所述读取的步骤中可以检测加速度的曲线，其中在所述确定的步骤中从所述加速度的曲线中求得频谱并且在使用求得的频谱的情况下确定所述冲角。本专利技术的一种这样的实施方式提供如下优点，即通过在特定的时间间隔的范围内求得的并且接下来变换为频率范围的频谱的使用，可以对较小的测量误差进行补偿。在此可以利用这一点，即通过转子叶片的旋转在转子叶片的回转圆中的特定的位置上周期性出现物理的影响，也就是说刚好在所述转子叶片在接下来的旋转的一圈中又到达所述特定的位置时周期性地出现物理的影响。特别有利的是，在所述确定的步骤中将所求得的频谱与所提供的频谱进行比较，其中在使用所求得的频谱与所提到的频谱之间的比较结果的情况下确定所述冲角。本专利技术的一种这样的实施方式提供如下优点，即最大可能地很好且可靠地确定所提供的频谱。在这种情况下，比如可以从大量所记录的频谱中确定一个平均值，其中这样的所提供的频谱而后也可以描绘环境条件的某些变化。按照本专利技术的一种特殊的实施方式，在所述读取的步骤中可以主动地引起所述转子叶片的基本上垂直于转子平面的运动。本专利技术的一种这样的实施方式提供如下优点，即可以测量或者计算对于特定的经常出现的氛围来说已经可预料的频谱并且将其存放在存储器中。比如在这种情况中，可以为每个存放在存储器中的频谱分配一个特定的弯曲角。通过这种方式，可以在实际上的使用中以在数字表示或者线路技术方面非常简单的方式实施所述弯曲角的确定，因为主要需要将所求得的频谱与来自存储器的一个或者多个频谱进行比较，用于从比较结果中得到已经相当精确的用于弯曲角的参量，如果所求得的频谱大致相当于特定的频谱并且在此为该特定的频谱分配了这个弯曲角。按照本专利技术的另一种实施方式，在所述确定的步骤中可以实施所述加速度信号的低通滤波和/或卡尔曼滤波。本专利技术的一种这样的实施方式提供如下优点，即通过所述滤波得到所读取的测量值的平滑效果，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.24 DE 102010032120.61.用于确定风力涡轮机(210)的转子叶片(300)的弯曲角的方法(900)，其中所述方法具有以下步骤-读取(910 )至少一个加速度信号U1),所述加速度信号(B1)代表着基本上垂直于转子平面(320)作用于所述转子叶片的加速度；并且-使用所述加速度信号的情况下确定(920)所述风力涡轮机的转子叶片的弯曲角。2.按权利要求1所述的方法(900)，其特征在于，在所述读取的步骤(910)中检测加速度的曲线，其中在所述确定的步骤(920)中从所述加速度的曲线中求得频谱，并且在使用所求得的频谱的情况下确定所述弯曲角。3.按权利要求2所述的方法(900)，其特征在于，在所述确定的步骤(920)中将所求得的频谱与所提供的频谱进行比较，其中在使用所求得的频谱与所提供的频谱之间的比较结果的情况下确定所述弯曲角。4.按权利要求2或3所述的方法(900)，其特征在于，在所述读取的步骤(910)中主动地引起所述转子叶片的振动激励。5.按权利要求1所述的方法(900)，其特征在于，在所述确定的步骤(920)中实施所述加速度信号的低通滤波和/或卡尔曼滤波。6.按前述权利要求中任一项所述的方法(900)，其特征在于，在所述用于确定弯曲角的确定的步骤(920)中使用关于提供所述加速度信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F赫斯，M沃斯，B布奇塔拉，C埃特纳，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：