[发明专利]用于确定风力涡轮机叶片的载荷的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片，及一种用于确定或估计例如风力涡轮机叶片的弯矩等载荷的方法和装置，特别涉及风力涡轮机叶片的根端附近或根端处的根部力矩。

背景技术

为了使年发电量最大化，风力涡轮机制造商一直致力于提高他们的风力涡轮机的效率。进一步地，因为研发新的风力涡轮机机型需要花费很长时间和很多资源，所以风力涡轮机制造商对于延长他们的风力涡轮机机型的寿命感兴趣。用于监控风力涡轮机和诸如风力涡轮叶片等风力涡轮机部件的工作参数的系统已成为日益受到关注的领域，以为了优化性能和延长不同部件的寿命。

因此，需要一种风力涡轮机叶片、方法及装置，其能够精确和有效地监控风力涡轮机或风力涡轮机叶片的一项或多项工作参数。受到特别关注的领域可能是在风力涡轮机操作时，监控被施加于风力涡轮机叶片上的载荷和压力。

发明内容

因此，本发明提供了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片沿着纵向轴线从根端延伸到尖端，并且在垂直于纵向轴线的横平面内延伸，该横平面具有穿过弹性中心点延伸的主轴线，所述风力涡轮机叶片包括形成具有压力侧和吸力侧的成型轮廓的叶片壳体、以及具有翼弦的前缘和后缘，翼弦具有在前缘和后缘之间延伸的弦长，主轴线平行于翼弦。所述风力涡轮机叶片可以包括传感器系统，该传感器系统包括位于距根端第一距离处的第一传感器位置的第一传感器组，第一传感器组例如用来测量第一弯矩，第一传感器组包括用来测量主要分量的第一主要传感器和用来测量次要分量的第一次要传感器，其中位于横平面内的第一主要传感器轴线沿由第一主要传感器和弹性中心点限定的方向定向，并且位于横平面内的第一次要传感器轴线沿由第一次要传感器和弹性中心点限定的方向定向。第一主要传感器轴线和第一次要传感器轴线之间的角度可以介于从50°到130°的范围内。

因此，根据本发明的风力涡轮机叶片允许仅用两个位于横截面内的传感器来确定弯矩，从而节约制造成本。

也公开了一种风力涡轮机叶片，其沿着纵向轴线从根端延伸到尖端，并且在垂直于纵向轴线的横平面内延伸，该横平面具有穿过弹性中心点延伸的主轴线，所述风力涡轮机叶片包括形成具有压力侧和吸力侧的成型轮廓的叶片壳体、以及具有翼弦的前缘和后缘，翼弦具有在前缘和后缘之间延伸的弦长，并且主轴线设置为与翼弦平行。该风力涡轮机叶片可以包括具有多个传感器组的传感器系统，每个传感器组均包括多个传感器，所述多个传感器包括分别用于测量主要分量和次要分量的主要传感器和次要传感器。所述多个传感器组包括第一传感器组和第二传感器组，第一传感器组用于测量距根端第一距离处的第一传感器位置的第一弯矩，第二传感器组用于测量距根端第二距离处的不同于第一传感器位置的第二传感器位置的第二弯矩。该第一距离可以为至少1m。该第二距离可以为至少3m。

也公开了一种用于估计风力涡轮机叶片的弯矩的方法，例如如本文公开的风力涡轮机叶片的弯矩。该风力涡轮机叶片沿着纵向轴线从根端延伸到尖端，并且具有根部区域、过渡区域和翼型区域，所述方法包括如下步骤：获得第一传感器组信号，所述第一传感器组信号指示在沿着风力涡轮机叶片的纵向轴线的不同于尖端的第一传感器位置处的第一弯矩；以及基于第一传感器组信号估计沿着纵向轴线的第一估计位置处的弯矩，其中，第一传感器位置沿着纵向轴线不同于第一估计位置。

进一步地，公开了一种用于监控包括传感器系统的风力涡轮机叶片的叶片监控系统，该叶片监控系统包括处理单元和连接到处理单元的接口。该处理单元配置为用于接收第一传感器组信号，第一传感器组信号指示沿着纵向轴线从根端延伸到尖端的风力涡轮机叶片的第一传感器位置处的第一弯矩。该处理单元配置为用于基于第一传感器组信号估计沿着纵向轴线的第一估计位置处的弯矩，其中第一传感器位置沿着纵向轴线不同于第一估计位置。

需要一种具有低损耗的光学传感器系统的风力涡轮机叶片。