[发明专利]使用压力传感器的失速检测

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机领域。此外，本发明涉及一种用于风力涡轮机的叶片，并涉及一种包括至少一个叶片的风力涡轮机装置。此外，本发明涉及一种检测用于风力涡轮机的叶片的失速的方法。

背景技术

在风力涡轮机中，调整风力涡轮机叶片是为了最佳桨距策略。即，设计和调整风力涡轮机叶片是为了确定叶片上的升力和阻力之间的最佳关系。

风力涡轮机叶片提供包括前缘和后缘的叶片轮廓。前缘包括前滞流点，例如空气的流体在该前滞流点处流向风力涡轮机叶片。流体流从前滞流点处被分流，所述流的第一部分流过一个叶片表面，所述流体流的另一部分流过风力涡轮机叶片的另一叶片表面。由于沿着叶片表面流体流的速度和压力的不同，因而在叶片表面之间形成压力差。因此，建立起促使叶片从高压侧向低压侧移动的升力。因此，低压侧可被称为“吸力侧”，而高压侧可被称为“压力侧”。

叶片的叶片表面处的前滞流点的位置取决于桨距角或流体的冲角α。叶片的翼弦线(即叶片轮廓的中心线)和表示叶片和流体之间相对运动的航向(即流体流动方向)之间的角可被称为“冲角”。“桨距角”可定义为处于叶片的翼弦线和理论上预定转子平面或零转子平面之间的角度。相对于流体流的流向，对应叶片桨距的冲角的增加可增加升力，而且也会导致沿着叶片吸力侧的流体失速。因此，如果沿着吸力侧的流体流发生失速，流体流就不再贴附而是分离，升力因此中止。

发明内容

本发明的一个目的在于提供叶片的桨距角，该桨距角具有产生升力的合适的有效角度。

该目的可通过依照独立权利要求的主题得以实现。本发明的有益实施例由从属权利要求描述。具体地，为了实现上述目的，依照独立权利要求提供了一种用于风力涡轮机的叶片、一种具有至少一个叶片的风力涡轮机以及一种检测风力涡轮机的叶片的失速的方法。

依照本发明的一个示例性实施例，提供一种用于风力涡轮机的叶片。叶片包括叶片表面和提供用于失速检测的压力值的压力测量装置。压力测量装置位于叶片表面处，从而使得沿着叶片表面流动的流体的压力能够被压力测量装置测量。

依照进一步示例性实施例，描述一种风力涡轮机装置，该风力涡轮机装置包括至少一个上述叶片。

依照进一步示例性实施例，提供一种检测风力涡轮机叶片失速的方法。沿着叶片的叶片表面流动的流体的压力借助于位于叶片表面处的压力测量装置测量。

术语“叶片”可描述风力涡轮机的叶片，其中叶片可暴露给流体或流体流。叶片可包括叶片轮廓，该轮廓具有位于一侧上的弯曲叶片表面和位于另一侧上的另一弯曲叶片表面。流体可沿叶片表面流动。由于叶片表面的弯曲轮廓的曲率差异，可通过将轮廓暴露给流体而提供升力。

术语“压力测量装置”可描述用于测量翼型处特别是叶片的叶片表面处的流体压力的装置。压力测量装置可包括例如压电压力传感器、差动压力传感器、普朗特空速管传感器或任何其他测量翼型表面流体压力处的装置。

术语“冲角”可描述叶片翼弦线和代表叶片和流体方向之间相对运动的航向之间的角度。该冲角可描述为叶片的翼弦线所指和流体流向之间的角度。叶片的升力系数可直接与冲角相关。冲角的增加与升力系数增加至最大升力系数后又降低有关。当叶片上的冲角增加时，来自于叶片一个表面的流体分离变得更明显，从而导致升力系数增加的速率降低。在临界冲角处，流体失速发生。

术语“桨距角”可描述在叶片翼弦线和转子平面之间测得的角，而冲角可相对于叶片和空气或流体之间的相对运动而测量。桨距角可限定叶片翼弦线和叶片预定零位置(例如预定转子平面)之间的角度。

在传统风力涡轮机中，桨距控制方案通常基于一定预设流入条件下清洁转子叶片的假设。因此，传统风力涡轮机中，叶片的桨距角或冲角不适于例如湍流、污垢、水和冰的环境条件或影响。当在涡轮机叶片表面处发生这些环境条件时，流体可非人为地从叶片表面脱离。

通过本发明的主题，压力测量装置可测量风力涡轮机叶片表面处的流体压力。因此，如果沿着叶片表面的流体发生失速，流体压力降低或增加可被压力测量装置测量到。即，如果检测到流体移动压力降低或者增加，其可为沿着叶片表面的流体失速的指示。因此，由于现在能测量沿着叶片的叶片表面的流体压力以及可能的流体失速，因此可调整叶片的桨距角以提供或保持沿着叶片表面的流体贴附流，从而可阻止失速。