[发明专利]确定气流特性

说明书

描述了一种用于确定靠近风力涡轮机（500）的旋转叶片（11）的表面（13）的气流的特性（565）的方法，该方法包括：测量靠近叶片（11）的表面（13）的空气的温度的至少一个值（25）；以及基于温度值得到该气流的特性（565）。

技术领域

本发明涉及用于确定靠近风力涡轮机的旋转叶片的表面的气流的特性的方法和装置。此外，本发明还涉及一种用于风力涡轮机的叶片，并且涉及一种包括该叶片和/或该装置的风力涡轮机。特别地，本发明涉及用于估计叶片的给定径向位置处的流的迎角的方法和装置、用于估计给定径向位置处的流速的方法和装置以及用于确定给定径向位置处的边界层的层流到湍流过渡的位置的方法和装置。

背景技术

可容易地测量风力涡轮机的整个转子的某些操作特性，例如功率输出和转子速度。例如扭矩或推力之类的其他转子特性可通过例如应变仪之类的适当的载荷传感器来测量。叶片参数可通过适当的传感器来测量，所述传感器例如应变仪（用于测量局部应变）或加速度计（用于测量局部加速度）。

相比之下，处于不同径向位置处的局部流参数通常难以确定，这是因为它们最常见需要处于叶片外部的流中的传感器。照常规，皮托管探头（pitot probe）已被用于确定局部流动角（flow angle）。此外，照常规，麦克风已被用于确定层流到湍流的边界层过渡。而且，照常规压力传感器已被用于确定局部压力分布。

在风力涡轮机的现场测量的情况下，可能存在与流传感器相关的若干缺点，所述流传感器例如如用于常规方法中的上面提到的那些流传感器。即，这些缺点可能与例如金属元件对涡轮机的防雷系统的干扰有关。此外，它们可能需要对探头的校准，可能包括测量信号的不确定性，可能需要复杂的后处理，可能无法在恶劣的操作环境中提供足够的可靠性和鲁棒性，可能会表现出漂移并且可能无法提供足够长的使用寿命。

这些缺点中的至少一些对于长期测量或者对于批量生产和长期操作而言可能是不可接受的。

对于皮托管探头，局部迎角（AoA）和流速场测量可能特别复杂，这是因为翼型本身的存在可能会改变其周围的流。这意味着直接在翼型附近的测量可能会使直接估计迎角变得困难。为了克服这个问题，通常进行探头的风洞校准。

因此，可能需要用于确定靠近风力涡轮机的旋转叶片的表面的气流的特性的方法和装置，该方法和装置提供对流特性的可靠估计并且容易实施。此外，可能还需要一种用于风力涡轮机的转子叶片，对于该转子叶片，在该叶片旋转时，能够以容易的方式并以简单的方式来估计靠近该叶片的表面的气流的特性。

该需要通过独立权利要求的主题来满足。本发明的特定实施例在从属权利要求中指定。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种用于确定靠近风力涡轮机的旋转叶片的表面的气流的特性的方法，该方法包括：测量靠近该叶片的表面的空气的温度的至少一个值；以及基于温度值得到该气流的特性。

该方法可以软件和/或硬件来实施。该方法可通过风力涡轮机控制器来执行，特别是通过根据本发明的实施例的装置来执行，该装置用于确定靠近旋转叶片的表面的气流的特性。该方法可在风力涡轮机的正常操作期间执行，同时风力涡轮机产生电能并将该电能提供给公用电网。

所确定的（特别是受翼型影响的和/或不受翼型影响的、即自由）气流的特性随后可被用于适当地控制风力涡轮机，特别是关于设置俯仰角和/或设置偏航角和/或设置风力涡轮机的转子的旋转速度和/或设置有功功率和/或无功功率的参考值和/或用于为可连接到风力涡轮机的发电机的转换器设置适当的控制信号。因此，根据本发明的实施例，提供了一种用于控制风力涡轮机的方法，其中，所确定的气流的特性被用于控制风力涡轮机。