风力涡轮叶片边缘监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风力涡轮叶片边缘监测系统。更具体而言，一种可操作地配置用于风力涡轮以检测沿风力涡轮转子叶片的边缘的壳体构件的分离的监测系统和相关联的操作方法。该系统包括设置在转子叶片的内部腔体内的传感器的任何配置，其中传感器相对于叶片的前缘或后缘而取向且配置成检测叶片内的物理特性，该物理特性指示沿被监测的边缘的壳体构件之间的分离的出现。控制器配置成接收来自传感器的信号并启动对检测到的分离的自动响应。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮叶片边缘监测系统
本主题大体上涉及风力涡轮转子叶片的领域。更具体而言，本主题涉及用于及早检测可能沿风力涡轮转子叶片的前缘或后缘发生的分离的监测系统。
技术介绍
转子叶片是用于将风能转化为电能的风力涡轮的主要元件。叶片具有翼型的截面轮廓，使得在运行期间，空气在叶片上流动并在侧面之间产生压力差。因此，从压力侧朝吸力侧导向的升力作用在叶片上。升力在主转子轴上产生扭矩，主转子轴齿轮连接到用于产生电能的发电机。风力涡轮转子叶片一般为中空结构，其通常通过接合两个半部，即上(吸力侧)壳体构件和下(压力侧)壳体构件而构成。壳体构件通常用合适的粘结材料在沿叶片后缘和前缘的粘结线处粘结在一起。诸如一个或多个翼梁缘条(sparcap)、抗剪腹板等的任何形式的内部支撑结构通常也可粘结到壳体构件中的每一个。目前存在的问题是，壳体构件可能由于粘结材料中的物理变化中的任一种或组合而沿边缘中的一个或两个分离，这些物理变化包括：低粘结强度、制造或应用缺陷、过大振动、叶片中的裂缝、前缘侵蚀等。如果不及早检测到，这种分离会导致整个叶片的失效，这种失效的修复可能是非常耗时且昂贵的。在各个位置监测叶片以发现分离的出现并采取必要的预防措施可避免这一问题。因此，该行业将受益于能够及早检测到沿叶片的一个或两个边缘的叶片分离的风力涡轮转子叶片边缘监测系统。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将部分地在下面的描述中陈述，或者可由该描述显而易见，或者可通过实施本专利技术来了解。根据各种实施例，监测系统被可操作地配置用于风力涡轮，以检测沿转子叶片的边缘的在叶片壳体构件之间的分离的发生。该系统可配置用于转子叶片中的任一个或全部且包括设置在转子叶片的内部腔体内的传感器。传感器配置并且相对于转子叶片的前缘或后缘取向以检测转子叶片内的物理特性，该物理特性指示在壳体构件之间沿相应边缘的分离的出现。控制器配置成接收来自传感器的信号并在确定分离已发生后启动自动响应。该系统可包括一个，或在其它实施例中多个传感器，传感器设置在转子叶片内以便监测沿前缘或后缘中的一个或两个的纵向部分的物理特性。在特定实施例中，传感器为光传感器，其配置成检测由沿相应边缘的分离导致的转子叶片内的内部光。例如，控制器可配置成比较由光传感器检测到的内部光的量和设定点值并在限定的差值处启动自动响应。设定点值可为编程在控制器中的限定值或在备选实施例中可由环境光传感器提供，环境光传感器设置在转子叶片的外部且与控制器通信，其中，控制器比较由内部传感器检测到的内部光的量和由环境传感器检测到的环境光的量并在限定的差值处启动自动响应。在又一实施例中，传感器可为声传感器，其配置在转子叶片的内部腔体内以检测由沿相应边缘的分离导致的叶片内增加的噪音水平。分离可通过比较检测到的噪音水平和阈值或设定点值来确定，设定点值可为编程的值。备选地，检测到的噪音水平可与初始基线噪音水平相比较，其中噪音水平之间的差值指示分离。在又一实施例中，传感器可为压力传感器，其配置成检测由沿相应边缘的分离导致的转子叶片内的环境压力的变化。控制器可比较检测到的环境压力与设定点值，并且在限定的差值处启动自动响应。在不同的实施例中，传感器可为距离传感器，其配置在转子叶片的内部腔体内以检测由沿相应边缘的分离导致的壳体构件之间的距离上的变化。距离传感器可为有源传感器，例如IR传感器或超声波传感器。在另一实施例中，距离传感器可为电传感器，其配置成检测由沿相应边缘的分离产生的电气特性上的变化。例如，电传感器可包括跨越(span)壳体构件之间的电阻路径，当沿相应边缘发生分离时，电阻路径的电阻值变化。在检测到分离时产生的自动响应可以是下列中的任一个或组合：产生指示检测到的分离的信号以用于任何目的，例如示出或控制功能；产生警报；或启动风力涡轮预防措施，例如停止或制动风力涡轮转子。本专利技术还包括用于检测在壳体构件之间沿风力涡轮转子叶片的边缘的分离的各种方法实施例。该方法包括监测转子叶片的内部腔体内的物理特性并检测指示沿相应边缘的分离的发生的物理特性中的变化，并且启动对所检测到的分离的自动响应。监测的物理特性可为转子叶片内的光、声音或压力中的一个或组合。在其它实施例中，该方法可包括例如用任何合适的无源或有源技术监测邻近相应的边缘的壳体构件之间的距离。响应于所检测到的分离，该方法可包括下列中的任一个或组合：产生指示检测到的分离的信号；产生警报；或启动风力涡轮预防措施。参考下面的描述和所附的权利要求，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合到该说明书中并组成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与该描述一起用来解释本专利技术的原理。附图说明本专利技术的完全且充分的公开，包括其对于本领域技术人员而言的最佳模式，在参考附图的说明书中被阐述，在附图中：图1是常规风力涡轮的透视图；图2是转子叶片的透视图，其带有沿叶片的前缘和后缘设置的多个内部传感器；图3是根据本专利技术的方面的转子叶片的实施例的剖视图；图4是结合了用于检测沿边缘的分离的电传感器的转子叶片的后缘的局部剖视图；图5是结合了用于检测沿边缘的分离的有源距离传感器的转子叶片的后缘的局部剖视图；图6是结合了内部光传感器和相关控制器的转子叶片的后缘的局部剖视图；图7是结合了声传感器或压力传感器和相关控制器的转子叶片的后缘的局部剖视图；以及图8是带有根据本专利技术的方面的转子叶片的风力涡轮的前视图。部件列表10风力涡轮12塔架14机舱16叶片18转子轮毂20上壳体构件22下壳体构件24前缘25内部腔体26后缘28根部30顶端部32内部结构34粘结糊剂(paste)35监测系统36前缘粘结线37后缘粘结线38分离40传感器42控制系统44光传感器46设定点50环境光传感器52信号54控制器56系统控制器58声/压力传感器60初始信号62设定点信号64距离传感器66电传感器68电阻路径70有源传感器。具体实施方式现在将对本专利技术的实施例进行详细参考，在附图中示出了其一个或多个示例。每个示例通过解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式提供。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中作出许多修改与变型。例如，作为一个实施例的部分而示出或描述的特征可与另一实施例一起使用，以得到又一实施例。因此，本专利技术意图包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改与变型。图1示出了常规构造的风力涡轮10。风力涡轮10包括塔架12，塔架12上安装有机舱14。多个涡轮叶片16安装到转子轮毂18，转子轮毂18继而连接到使主转子轴旋转的主凸缘。风力涡轮发电和控制部件容纳在机舱14内。图1的视图仅提供用于说明目的以将本专利技术置于示例性使用领域中。应当理解，本专利技术不限于任何特定类型的风力涡轮配置。图2是风力涡轮叶片16的更详细的视图。叶片16包括上壳体构件20和下壳体构件22。上壳体构件20可配置为叶片16的吸力侧表面，而下壳体构件22可配置为叶片的压力侧表面。叶片16包括前缘24和后缘26以及根部28和顶端部30。如本领域所熟知的，上壳体构件20和下壳体构件22在沿前缘24的粘结线36处和在后缘26处的粘结线37处接合在一起。在形成这些粘结线36、37的过程中，粘结糊剂34(图3)以粘稠形式沿粘结线36、37的长度施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可操作地配置用于风力涡轮以检测沿风力涡轮转子叶片的边缘的壳体构件的分离的监测系统，所述系统包括：传感器，所述传感器设置在转子叶片的内部腔体内，所述传感器相对于所述转子叶片的前缘或后缘取向且配置成检测所述转子叶片内的物理特性，所述物理特性指示沿所述相应边缘在所述壳体构件之间的分离的出现；和控制器，所述控制器配置成接收来自所述传感器的信号并启动对检测到的分离的自动响应。

【技术特征摘要】
2011.09.29 US 13/2483341.一种可操作地配置用于风力涡轮以检测沿风力涡轮转子叶片的边缘的壳体构件的分离的监测系统，所述系统包括：传感器，所述传感器设置在转子叶片的内部腔体内，所述传感器相对于所述转子叶片的前缘或后缘取向且配置成检测所述转子叶片内的物理特性，所述物理特性指示沿相应边缘在所述壳体构件之间的分离的出现；和控制器，所述控制器配置成接收来自所述传感器的信号并启动对检测到的分离的自动响应。2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括设置在所述转子叶片内的多个所述传感器，所述传感器设置成以便监测沿所述前缘或后缘中的一个或两个的至少一部分的所述物理特性。3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传感器为光传感器，所述光传感器配置成检测由沿所述相应边缘的分离导致的所述转子叶片内的内部光。4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述控制器配置成将由所述光传感器检测到的内部光的量与设定点值进行比较并在限定的差值处启动所述自动响应。5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括设置在所述转子叶片的外部且与所述控制器通信的环境光传感器，其中，所述控制器配置成将由所述内部传感器检测到的内部光的量与由所述环境传感器检测到的环境光的量进行比较并在限定的差值处启动所述自动响应。6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传感器为声传感器，所述声传感器配置成检测由沿所述相应边缘的分离导致的所述转子叶片内的增加的噪音水平。7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，所述控制器配置成将由所述声传感器检测到的所述噪音水平与阈值或初始基线噪音水平进行比较。8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传感器为压力传感器，所述压力传感器配置成检测由沿所述相应边缘的分离导致的所述转子叶片内的环境压力的变化、比...

【专利技术属性】
技术研发人员：VM海尔马思，VC哈鲁普卡，DM雷迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：