[发明专利]用于检查风力涡轮机叶片的系统及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及风力涡轮机，且更具体地涉及检查风力涡轮机叶片的系统及方法。

背景技术

风力涡轮机由风的动能发电。各风力涡轮机均包括三个主要构件：结构支承构件、发电机构件以及转子构件。转子构件还包括用于将风的动能转化成机械能的风力涡轮机叶片，该机械能然后由发电机构件转化成电。

风力涡轮机叶片的检查对于正在操作的风力涡轮机而言很重要。用以检查风力涡轮机叶片的一种方法包括使用超声波探测器来扫描风力涡轮机叶片的表面。使用探测器在风力涡轮机叶片表面上测量缺陷是一种复杂的扫描过程，因为探测器需要沿着风力涡轮机叶片的表面轮廓移动并且对于风力涡轮机叶片的超声波测量需要耦合剂。此外，各表面均需要分别地检查，从而导致检查时间更长且成本更高。

因此，需要一种改进的风力涡轮机叶片检查系统。

发明内容

根据本文所公开的一个实施例，一种风力涡轮机叶片检查系统包括：调频连续波雷达系统，其构造成可相对于风力涡轮机叶片运动，同时发射参考微波信号和接收反射微波信号；以及处理器，其构造成使用合成孔径分析技术来基于反射微波信号获得风力涡轮机叶片至少一个区的聚焦图像。

根据另一实施例，一种用于检查风力涡轮机叶片的方法，包括：使用检查系统来向风力涡轮机叶片发射参考微波信号，以及从风力涡轮机叶片接收反射微波信号，同时使检查系统相对于风力涡轮机叶片运动；以及使用合成孔径分析技术基于反射微波信号而获得风力涡轮机叶片至少一个区的聚焦图像。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中：

图1为风力涡轮机的简图。

图2为根据本发明实施例的包括微波检查系统的风力涡轮机叶片检查系统的框图图示。

图3为根据本发明实施例的在玻璃纤维中的深度分辨率相对于发射至图1中的风力涡轮机叶片的调频连续波雷达信号带宽而变化的模型的图解示图。

图4为根据本发明实施例的包括安装有图2中的微波检查系统的塔架攀爬器的风力涡轮机叶片检查系统的简图。

图5为根据本发明实施例的图2中的微波检查系统的螺旋扫描模型的简图。

图6为根据本发明示例性实施例的包括安装在飞行器上用于检查风力涡轮机叶片的图2中的微波检查系统的风力涡轮机叶片检查系统的简图。

图7和图8为根据本发明又一实施例的构造成用以检查风力涡轮机叶片的基于地面的风力涡轮机叶片检查系统的简图。

图9为根据本发明实施例的包括用于校准和聚焦风力涡轮机叶片处的参考微波信号的宽带自适应介电透镜的平移-倾斜-缩放(pan-tilt-zoom)微波天线的简图。

图10为根据本发明实施例的由描绘可归属于风力涡轮机叶片的较高压力侧(压力侧)和较低压力侧(吸入侧)的器件(feature)的测量所采集的调频连续波雷达数据的图解示图。

图11为根据本发明实施例的所产生的三维图像的简图。

零件清单

10 风力涡轮机

12 塔架

14 支承系统

16 机舱

18 转子

20 可旋转毂

22 风力涡轮机叶片

26 多个根部

28 方向

30 旋转轴线

32 尖端

34 前缘

36 后缘

37 压力侧

38 吸入侧

40 风力涡轮机叶片检查系统

42 微波检查系统

44 检查输送系统

46 调频连续波雷达系统

50 玻璃纤维材料中的深度分辨率的变化模型的图解示图

52 X轴

54 Y轴

56 表示深度分辨率相对于参考微波信号的带宽而变化的曲线

60 包括塔架攀爬器的风力涡轮机叶片检查系统

62 塔架攀爬器

64 表面下的缺陷

66 参考微波信号

68 竖直方向

80 螺旋扫描模型的简图

82 路径

84 参考系

90 风力涡轮机叶片检查系统

92 飞行器

94 间隔距离(standoff distance)