[发明专利]风轮机桨叶频率的监测

说明书

技术领域

本发明涉及用于监测风轮机桨叶频率的方法和用于执行所述方法的监测系统。

背景技术

已知的是，监测风轮机的桨叶频率，以监测每个桨叶的频率是否由于例如桨叶材料失效、雷击或其它影响而改变。通常通过在每个风轮机桨叶中设置一个或多个快速响应传感器(例如加速计)进行监测，如WO 99/57435A1中所述。这种方式由于需要许多昂贵的传感器而成为一种昂贵的解决方式。

在现有的未在桨叶中内置所述传感器以监测桨叶频率的风轮机上，此后进行传感器内置是非常困难和昂贵的，这是因为必须在每个桨叶中设置传感器。

发明内容

这样，本发明的目的在于，提供一种监测风轮机桨叶频率的方法和一种用于执行所述方法的监测系统，所述监测系统更易于内置于现有风轮机中且更便宜。

这一目的通过如权利要求1所述的用于监测风轮机桨叶频率的方法得到的方法和通过如权利要求10所述的监测系统得以实现。从属权利要求包含本发明的进一步的优选方案。

在本发明的用于监测风轮机桨叶频率的方法中，所述风轮机包括：塔架；机舱；旋转轮毂，其具有一个或多个变浆轴承(pitch bearing)，所述变浆轴承具有内环和外环。所述外环通过轴承螺栓和紧固机构或螺母连接到所述轮毂，所述内环通过所述内环中的多个通孔连接到一个或多个旋转桨叶，所述多个通孔配合于多个桨叶螺栓并通过多个螺母或其它紧固机构被固紧。所述风轮机包括具有内置测力传感器的一个或多个螺栓测量计，每个所述螺栓测量计位于所述桨叶螺栓和/或轴承螺栓上并处于所述变浆轴承与所述螺母或其它紧固机构之间且通过所述螺母或其它紧固机构被固紧。建立电信号，所述电信号源于和根据所述螺栓测量计和所述内置测力传感器上的载荷或压力，使用来自所述螺栓测量计的所述电信号测量由于作用在所述风轮机上的风力所致的所述桨叶的振动和频率。所述螺栓测量计可输出源于和根据所述螺栓测量计和所述内置测力传感器上的载荷或压力的电信号。

根据本发明，都具有内置测力传感器(LC，未示出)的一个或多个螺栓测量计6位于变浆轴承与螺母之间的桨叶螺栓上并通过风轮机的轮毂的内侧或外侧的螺母固紧。然后，当风轮机的轮毂旋转时，螺栓测量计输出信号，所述信号源于螺栓/螺母连接的固紧力和当桨叶由于风力和桨叶旋转而振动时桨叶的固紧力。

如果要监测特定类型的桨叶振动，例如挥舞方向(flap-wise)的振动，则螺栓测量计位于桨叶螺栓上，穿过螺栓中心和桨叶中心的平面基本垂直于也被称为桨叶的背风侧或迎风侧的上和/或下表面。应注意，这样的平面也可被认为大致垂直于桨叶的弦线。如果要监测摆振方向(edge-wise)的振动或频率，则螺栓测量计位于移置90度的桨叶螺栓上，穿过螺栓的中心和桨叶的中心的平面基本平行于桨叶的上和/或下表面。应注意，这样的平面也可被认为大致平行于桨叶的弦。可替代地，摆振方向和挥舞方向的螺栓测量计均位于如前所述的桨叶螺栓上，并由此同时监测摆振方向和挥舞方向的振动或频率。换句话说，本发明的方法可进一步包括以下步骤：通过使用一个或多个螺栓测量计测量所述桨叶的摆振方向和/或挥舞方向的振动和频率。在此步骤中，至少一个螺栓测量计可定位而使得所述螺栓在所述内环或外环的位置与相应环的中心处于大致平行于所述桨叶的弦而延伸的线上，以测量摆振方向振动和频率；和/或，至少一个螺栓测量计可定位成使得所述螺栓在所述内环或外环的位置与相应环的中心处于大致垂直于所述桨叶的弦而延伸的线上，以测量挥舞方向振动和频率。特别地，本发明的方法可包括以下步骤：通过使用两个螺栓测量计测量所述桨叶的摆振方向和挥舞方向的振动和频率，其中每个螺栓测量计均位于桨叶螺栓和/或轴承螺栓上，所述桨叶螺栓和/或轴承螺栓相对于另一桨叶螺栓和/或轴承螺栓移置90度。

在另一可替代方案中，将螺栓测量计定位在前述桨叶螺栓中的一个上，并将螺栓测量计定位在相对于另一桨叶螺栓移置180度的桨叶螺栓上。由此，监测在两个螺栓测量计之间的差异信号，从而提供改进信号。换句话说，本发明的方法可进一步包括以下步骤：通过使用一对或两对螺栓测量计测量所述桨叶的摆振方向和/或挥舞方向的振动和频率，其中，每对螺栓测量计位于桨叶螺栓和/或轴承螺栓上，每对中的螺栓测量计相对于彼此移置180度。这可特别地基于对每对螺栓测量计之间的差异信号的测量。