[实用新型]风轮机叶片传感器、风轮机叶片以及风轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于风轮机的传感器系统，特别是涉及用于测量叶片上的负载的传感器系统。 

背景技术

为了提高风轮发电机的功效，风轮机叶片的空气动力特性可通过调节叶片的桨距或以其他方式改变叶片的形状而适于风条件。特别地，可期望调节或优化叶片上的升力。然而，为了正确地调节升力，合成空气作用在叶片上的角度和速度应已知。合成空气流的角度通常称作攻角。 

攻角可通过设置在叶片处的空速管测量。然而，空速管从叶片突出且影响叶片的空气动力特性。皮托管也可能对灰尘和其他环境暴露物敏感。 

因此，希望具有这样的用于确定攻角的传感器，所述传感器足以耐受风轮发电机通常遭受的恶劣的环境条件。还希望具有使对风轮机叶片的空气动力特性的不利影响最小化的传感器。 

US 2008/0317598公开了一种风轮机叶片组件，所述风轮机叶片组件包括至少一个局部负载传感器和至少一个主动流动改变装置，所述局部负载传感器设置在风轮机叶片的表面上和/或风轮机叶片的表面内，所述主动流动改变装置设置在风轮机叶片的表面上和/或风轮机叶片的表面内，且被构造成根据实时的局部负载传感器测量结果改变风轮机叶片的空气动力学特性，使得风轮机叶片上的当前攻角与最优攻角之差实质上被最小化。 

尽管US 2008/0317598公开了负载传感器，所述负载传感器例如为光学传感器，用于确定局部叶片负载和由测量的负载获得攻角，但迫切地需要找到用于确定攻角的替代性方法和系统。 

实用新型内容

总体上，本实用新型优选用于减轻或消除确定合成风作用在风轮机的 叶片上的攻角的上述问题中的一个或多个。特别地，本实用新型的目的是提供一种能够确定攻角的可靠的测量系统。 

为了更好地应对这些关心中的一个或多个，在本实用新型的第一方面，提供了一种用于感测风轮机叶片上的负载的风轮机叶片传感器。 

所述传感器包括： 

-可与叶片连接的后边缘襟翼， 

-用于使后边缘襟翼与叶片连接的约束连接机构，以便能够根据作用在襟翼上的负载使襟翼相对于叶片线性运动或转动运动， 

-用于感测后边缘襟翼相对于叶片的线性运动或转动运动的运动传感器。 

后边缘襟翼可以是被设置用于接收和响应空气动力负载的传感器襟翼。因此，传感器襟翼与用于改变风轮机叶片的空气动力特性的其他后边缘襟翼不同。 

有利地，约束连接机构可被构造成使襟翼的运动的幅度受限而不会明显影响空气动力特性。由于运动传感器的灵敏度可根据襟翼的运动的可接受的最高幅度选择，因此叶片传感器可有利地被设计成：即使在叶片传感器被最大地移位时，对空气动力特性也没有明显影响。 

由襟翼的被测量的运动可确定作用在传感器襟翼上的相应的力。确定的力可用于确定作用在叶片上的合成风的攻角。 

后边缘襟翼和约束连接机构构成一种简单的机械结构，所述机械结构仅包含很少的可运动的部件，例如轴承和弹簧。因此，叶片传感器是可靠的，而且甚至在强的负载下也可以可靠地操作。而且，由于该简单的结构，传感器对空气传播的灰尘不高度敏感。 

有利地，襟翼传感器可与改变空气动力学特性的后边缘襟翼接近地设置，使得襟翼传感器和襟翼致动器可经受大致相同的负载。 

在一个实施例中，约束连接机构可被构造成能基本上仅沿一个维度例如转动维度或线性维度产生线性运动或转动运动。 

在一个实施例中，叶片传感器可包括第一和第二约束连接机构，每个约束连接机构被构造成能够使后边缘襟翼沿着不同的第一和第二维度运动，且所述叶片传感器包括用于感测第一和第二运动的第一和第二移位传 感器。可有利地确定不同方向上的襟翼的运动，这是因为不同的运动方向可转换为作用在叶片上的空气动力负载的不同的力分量。因此，空气动力负载可更精确地确定，从而，攻角也可通过将叶片传感器构造成可沿至少第一和第二方向运动而更精确地确定。 

在一个实施例中，约束连接机构可包括用于限制襟翼的线性运动或转动运动的幅度的弹性元件。弹性元件、例如一个弹簧或一对弹簧可有利地被选择具有高的刚度，以限制襟翼的运动幅度。 

在一个实施例中，约束连接机构可以是自恢复连接机构，所述自恢复连接机构具有与襟翼的中性位置对应的中性位置。约束连接机构可有利地是自恢复的，即，当没有空气动力负载作用在叶片上时，约束连接机构和传感器襟翼位置为给定的中性位置。