[发明专利]风力涡轮机塔架至桨叶末端测量系统

权利要求书

1.一种风力涡轮机(1)，所述风力涡轮机包括塔架(10)、舱室(20)、毂(110)以及矩形地附接到所述毂的至少一个桨叶(100)，所述至少一个5桨叶具有桨叶末端部分，所述毂绕着毂旋转轴线以旋转速度(ω)旋转，转子编码器(40)提供相对于参考位置的绕所述毂旋转轴线的转子角位置(Ω)的测量值，当所述至少一个桨叶指向地面并且平行于塔架时，转子角位置是检测位置(Ω₀)，所述风力涡轮机具有运行涡轮机控制逻辑的涡轮机控制系统，

其特征在于：

指示器条(220)，位于所述桨叶末端部分中并围绕或环绕所述桨叶末端部分，

指示器环(230)，围绕或环绕所述塔架，所述指示器环位于所述塔架上，距所述毂的距离基本上等于所述指示器条至所述毂的距离，

相机(200)，具有图像平面，当转子角位置等于所述检测位置(Ω₀)时，所述相机被取向为将所述指示器条和所述指示器环放置在所述图像平面内，当转子角位置等于检测位置(Ω₀)时，相机将图像数字记录在图像平面上，相机存储数字记录的图像信息以进行进一步处理，

图像处理器和末端-塔架间隙计算器单元，其接收数字记录的图像信息并使用数字记录的图像信息来计算所述指示器条和所述指示器环之间的物理间隔距离，所述物理间隔距离指示桨叶末端至塔架间隙。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，还包括将物理间隔距离传输到涡轮机控制系统以用于涡轮机控制逻辑中。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其中，

所述舱室(20)可旋转地安装到所述塔架(10)的顶部，以允许绕塔架轴线的偏航运动，所述偏航运动的特征在于偏航角，

所述相机(200)位于所述舱室(20)内部，和

所述指示器环(230)具有材料厚度，以便有效地增加所述塔架(10)的直径，所述指示器环(230)的材料厚度允许所述指示器环(230)在所有偏航角时对于所述相机(200)保持可见。

4.一种用于估计风力涡轮机(1)中的桨叶末端到塔架距离的方法，所述风力涡轮机包括塔架(10)、舱室(20)、毂(110)以及矩形地附接到所述毂的至少一个桨叶(100)，所述至少一个桨叶具有桨叶末端部分和纵向轴线，所述毂绕着毂旋转轴线以旋转速度(ω)旋转，转子编码器(40)提供相对于参考位置的绕所述毂旋转轴线的转子角位置(Ω)的测量值，当所述至少一个桨叶指向地面并且平行于所述塔架时，转子角位置是检测位置(Ω₀)，每次转子角位置等于检测位置(Ω₀)时产生同步脉冲，所述风力涡轮机具有运行涡轮机控制逻辑的涡轮机控制系统，当所述至少一个桨叶处于最接近塔架位置时，测量系统产生指示桨叶末端到塔架距离的末端-塔架间隙信号(Δ)，

其特征在于：

桨叶挠度测量系统提供指示瞬时桨叶形状的至少一个桨叶挠度信号(S₁)，所述桨叶挠度信号(S₁)在转子角位置为检测位置(Ω₀)时存在且在转子角位置等于感测位置(Ω₁)时存在，其中感测位置被定义为不同于检测位置(Ω₀)的转子角位置，

计算单元接收桨叶挠度信号(S₁)、末端-塔架间隙信号(Δ)和同步脉冲，该计算单元在同步脉冲到达时建立数据向量({Δ，S₁})，从而末端-塔架间隙信号(Δ)和桨叶挠度信号(S₁)都表示基本上在同一时刻出现的值，在涡轮机操作期间产生的数据向量的集合被收集在表格(430)中，表格(430)的长度随时间增加，

当转子角位置等于感测位置(Ω₁)时，计算单元接收桨叶挠度信号(S₁)，该计算单元使用表格(430)来定义桨叶挠度信号(S₁)和末端-塔架间隙估计值(Δ_e)之间的函数关系(F)，该函数关系(F)随着更多数据被添加到数据向量({Δ，S₁})中而进行更新，以使函数关系(F)提高准确性并捕获桨叶结构的变化，末端-塔架间隙估计值(Δ_e)被传输到涡轮机控制系统。