[发明专利]风轮机叶片的几何参数的测量

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量风轮机叶片的几何参数和特性的方法。 

背景技术

大多数风轮机配置有许多至少理论上相同的叶片。这对于确保施加在机舱内的所有机械零件例如轴、毂、齿轮、轴承和类似物上的负载对称是重要的。同样地，就向前弯曲的叶片来说，同一涡轮机上的所有叶片必须预先弯曲至相同的程度。这是重要的，因为要不然比其它叶片更向上弯入风中的一个叶片将势必使其它叶片稍微减速，这又将给风轮机造成不平衡的负载和并非最佳的功率提取。 

但是，尽管在叶片的制造和处理期间全部都考虑了，尽管叶片由相同的模具采用相同材料和工具等制成，但从一个叶片到另一个叶片在确切的最终几何结构上不可避免有一些变化。这些产品变化由叶片固化期间温度和湿度的变化、蠕变和人为因素这些其它因素之一引起。因此测量每个叶片最终的形状和几何结构以及确定叶片如何偏离叶片设计和偏离多少是重要的。这都是为了改进制造过程以在叶片模型和最终叶片之间达到更完美的一致，也为了分组叶片以使最相似的叶片用在同一涡轮机上或者使叶片之间的差异可以在安装叶片时得到补偿。 

现代涡轮机叶片非常大型的结构(60m长或更长)自然给测量几何参数造成一定的问题。 

传统上，将叶片放置在平地上的特定位置，挂铅垂线到叶尖并从叶根开始瞄准，由此来测量叶片的预先弯曲度。但是，这是非常不准确的方法，它很大程度上取决于测量的人、叶片的定位以及叶片如何被支撑。 

风轮机叶片另一个重要的几何参数是扭转量，即叶根和叶尖之间 的桨距差，以及可能更重要的是，特定叶片的特定剖面的扭转(所谓的阿尔法角)如何与叶根衬套的确切位置相关。阿尔法角随后用于通过预先给单个叶片相应地设定俯仰机构来补偿与叶片模型相关的任何可能的扭转差异。传统上使用与该特定类型的叶片对应的模板测量扭转。该模板装配在一侧，该侧具有与某一位置上的模型叶片剖面匹配的表面。随后将模板放置在成品叶片上的特殊位置并安装在该位置。随后通过读取设置在模板上的倾斜仪来测量模板的倾斜角，再将这种测量转移到叶根。但是这种方法是不利的，因为测量不可避免会与很多不确定因素以及它所产生错误的原因联系在一起，其中这些不确定因素主要由模板在剖面上的不精确放置和固定以及人工完成的程序引起。 

发明内容

因此本发明的目的是提出用于测量风轮机叶片的几何参数的方法，该方法至少部分克服了以上所述的高度精确性的问题。 

根据一个方面，本发明涉及一种用于测量风轮机叶片的几何参数的方法，该方法包括以可以观测到叶根的方式放置测量仪器以及测量该叶片。如在背景技术中提及的，风轮机叶片的几何参数包括与叶片的几何结构相关的特性，例如叶片长度和弯曲度、衬套的确切位置以及叶片的扭转度。通过使用测量仪器例如全站仪，可以得到相对大的叶片参数误差(至少部分由风轮机叶片的大尺寸引起)和叶片参数绝对测量。本发明提出的方法有利地通过提供一种简单、成本低且快速的方法得到叶片的绝对和/或相对测量，该方法可以在任何时候或任何地方实施，而不需要任何特殊的必要准备。例如，可以在叶片等待运输时或在库存时进行测量，这是有利的，因为以后不必在生产车间(hall)中进行测量而占用时间和空间。而且，该测量方法是无接触的，因此测量本身不会使叶片承受来自设备或人员的力。该方法还有利地不需要任何特殊的叶片或测量仪器固定件。根据上文的测量方法也可以是部分自动地执行，因此减少了人为的错误来源。使用测量仪器也有可能完成精度非常高的测量，因此本发明提出了一种控制产品 精度以确定最终的风轮机叶片是否满足规范的有效方法。 

在实施例中所述方法进一步包括以可以观测到叶根和叶尖的方式放置测量仪器，测量叶片的叶根平面上的至少两个点的位置，以及确定叶片的叶根平面。 

在实施例中所述方法进一步包括通过测量叶根上与叶根中心的距离大致相等的至少两个点来确定叶根中心。 

在实施例中所述方法进一步包括确定从所述叶根平面和所述叶根中心开始的叶片的中心线。 

在进一步实施例中所述方法进一步包括测量叶尖的位置，以及确定从所述叶尖到叶片的所述中心线的距离，由此确定叶片的弯曲度。 

在实施例中所述方法进一步包括测量叶尖的位置以及确定叶片的长度。 

在实施例中所述方法进一步包括将叶片转动大约90°，重复所述测量，以及重新确定所述几何参数以补偿重力。