[发明专利]将元件对准风向的方法和确定元件与风向未对准的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种将元件与风向对准的方法，并涉及一种用于确定元件 相对于风向未对准的传感器。本发明还涉及一种风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机，例如为了避免高的结构负荷并为了产生最佳的功率，将 水平轴线的风力涡轮机对准特定风向是极其重要的。通常，风向是通过使 用风向标或使用声波风速传感器来测量的。

发明内容

本发明的目标是提供用于将元件对准至风向的有益的方法。本发明的 第二目标是提供用于确定元件相对于风向未对准的有益的传感器。本发明 的第三目标是提供有益的风力涡轮机。

通过权利要求1所要求保护的将元件对准风向的方法解决第一目标。 通过权利要求10所要求保护的用于确定元件相对于风向未对准的传感器 解决第二目标。通过权利要求14所要求保护的风力涡轮机解决第三目标。 从属权利要求限定了本发明的进一步发展。

本发明的将元件对准风向的方法涉及包括传感器的元件。该传感器定 位成使得传感器的至少一部分暴露在风中。本发明的方法包括测量取决于 风引起的作用在传感器上的力的信号的步骤，和包括依据测得的信号旋转 元件的步骤。本发明的方法的优点是可在固定的元件上进行测量。该方法 不提供具有角度的风向测量，而是设计成用于检测未对准。这消除了颤振 的不稳定性并提供了鲁棒的传感器。利用对未对准的鲁棒检测，提供了更 好的对准并避免了由于未对准而增加的结构负荷。另外，避免了由于未对 准产生的功率产出损耗。

有益地，可对测得的信号在时间周期上进行积分。这提供了偏向未对 准的鲁棒检测。

通常，可测量到作用在传感器的至少一部分上的力、应力、扭矩或弯 矩。例如，可借助力测力计进行测量。例如，该测量计可包括弹簧。另一 个例子是采用测量一个或多个元件上的应力的应变仪，其中测得的应力对 应于作用在元件上的力。

优选地，该传感器可包括扁平件。该扁平件可包括两个侧面。可以在 扁平件的一个或两个侧面上测量信号。特别地，该扁平件可包括平板或对 称的空气动力学轮廓。例如，该对称的空气动力学轮廓可为叶片。

优选地，元件旋转成使得测得的信号的范数是极值，例如，最小值或 最大值。例如，当元件对准时，如果采用的扁平件的表面的法线定向成平 行于风向，那么测得的信号的范数是最小值。可选择地，当元件对准时， 如果采用的扁平件的表面的法线定向成垂直于风向，那么测得的信号的范 数是最大值。

而且，可通过相对于元件的旋转轴线旋转传感器和/或扁平件来校准 传感器。优选地，可在测量取决于作用在传感器上的力的信号之前进行校 准。

此外，传感器可包括定向成垂直于元件的旋转轴线的中心线。该传感 器还可包括第一扁平件和第二扁平件。第一扁平件和第二扁平件可定位成 彼此相距一距离。另外，第一扁平件和第二扁平件可定位成使得第一扁平 件与中心线形成角度+α，第二扁平件与中心线形成角度-α。该角度α可为 该元件的可接受的未对准角度。在该情况下，只有在两个扁平件上测量到 力沿着垂直于中心线和元件的旋转轴线的轴线具有相同的代数符号时，才 旋转元件。

该元件为风力涡轮机的一部分，特别地为水平轴线风力涡轮机的一部 分。

通常，可通过仅测量扁平件一侧上的应力来提供弯矩。可用弹簧传感 器之外的其他传感器或工具测量扁平件(例如平板或对称的空气动力学轮 廓)上的力。传感器的旋转是可调整的，以提供传感器的校准。优选地， 该传感器的位置在风力涡轮机的机舱顶部上，但也可放在机舱的其他位置 上。扁平件，特别是传感器板或外形、可为任意适合的尺寸。而且，如果 传感器设计成具有两个扁平件，那么该两个扁平件之间的距离可为任意合 适的距离。

用于确定元件相对于风向未对准的本发明的传感器包括至少一个扁 平件和用于测量作用在所述扁平件上的力的至少一个工具或设备。特别 地，该扁平件可包括平板或对称的空气动力学轮廓。例如，该对称的空气 动力学轮廓可为叶片。

有益地，该传感器相对于元件的位置是可调整的。例如，该传感器是 可旋转的，以提供传感器的校准。