[发明专利]用于风力涡轮机中的载荷测量的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及风力涡轮机，且尤其涉及减小由作用于风力涡轮机上 的不同的力矩产生的载荷。特别地，本公开涉及包括具有多个转子叶 片和主轴的转子以及毂的风力涡轮机，其中毂和主轴由毂螺栓连接。

背景技术

作为环境安全且较价廉的替代能源，风力涡轮机变得越来越重 要。对改进的风力涡轮机性能的需求的增加引发了关于相对于施加在 整个风力涡轮机上的最小载荷来对风力涡轮机的转子叶片进行最优 调节的努力。转子叶片将风能转换成驱动一个或多个发电机的旋转扭 矩或力，发电机通过变速箱旋转地联接到转子上。风力涡轮机转子上 的载荷力矩是由竖直的和水平的风切变、偏转失调和湍流引起的。施 加于整个风力涡轮机上的载荷可以以偏转力矩的形式提供，偏转力矩 产生了绕风力涡轮机结构的竖直轴线的力。此外，涡轮机的风力转子 的倾斜力矩可能包括进入转子的主轴中的弯曲力矩，从而使得转子叶 片在其中旋转的平面绕垂直于风力涡轮机的竖直轴线的轴线倾斜。

大多数风力涡轮机提供对转子叶片的倾角的调节。倾角是翼型相 对于进入气流的角度，其中绕翼型轴线对倾角进行调节。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种连接装置，该连接装置适于连 接风力涡轮机的毂和主轴，该连接装置包括：连接毂和主轴的至少一 个传感器螺栓；包括安装在传感器螺栓内部的应力检测元件，该应力 检测元件适于检测传感器螺栓的长度变化，且适于输出表示传感器螺 栓的长度变化的传感器信号；以及用于输出表示施加于传感器螺栓的 应力的传感器信号的信号输出装置。

根据本公开的另一方面，提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机 包括具有主轴和至少一个转子叶片的转子，以及毂，所述风力涡轮机 进一步包括：将主轴固定到毂上的多个毂螺栓，其中至少一个毂螺栓 构造为传感器螺栓，该传感器螺栓适于检测沿其纵向轴线起作用的应 变，且适于输出表示检测到的应力的传感器信号；以及信号处理单元， 该信号处理单元处理传感器信号从而使得可确定施加于风力涡轮机 上的载荷。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于减小风力涡轮机中的载 荷的方法，该风力涡轮机包括具有主轴和带有可调倾角的至少一个转 子叶片的转子，其中该方法包括设定该至少一个转子叶片的倾角、检 测作用于风力涡轮机的主轴上的弯曲力矩，以及基于检测到的弯曲力 来调节该至少一个转子叶片的倾角，从而减小弯曲力矩。

根据从属权利要求、说明书和附图，本公开的其它方面、优点和 特征显而易见。

附图说明

在说明书的剩余部分中，包括对附图的参照，更加具体地阐述了 对本领域普通技术人员而言完整且能够实施的公开，包括最佳模式， 在附图中：

图1显示了具有带有三个转子叶片的转子的风力涡轮机的示意性 安装；

图2是风力涡轮机的机舱的典型零件的细节视图；

图3是从主轴侧观察得到的毂的截面图；

图4是具有两个螺纹尾部的毂螺栓的横截；

图5是根据一个实施例的、在其内部具有应变检测元件的传感器 螺栓的截面视图；

图6是根据另一个实施例的、具有应变检测元件的传感器螺栓的 截面视图；

图7是根据又一个实施例的、具有光学应变检测元件的传感器螺 栓的截面视图；

图8是根据又一个实施例的、具有用于测量传感器螺栓的长度变 化的信号收发和反射装置的传感器螺栓的截面视图；

图9作为一个实例而示意了在毂上的沿周边平均分布的位置处测 得的三个不同的传感器螺栓的长度变化幅度；以及

图10是根据实施例其中之一的、描绘了用于使用传感器螺栓来 减小风力涡轮机中的载荷的方法的流程图。

部件列表：

100  风力涡轮机

101  转子叶片

102  管状塔架

103  机舱

104  毂

105  风向

106  偏转力矩

107  竖直轴线

108  倾角

109  倾斜力矩

110  旋转传感器

111  变速箱

112  主轴

113  控制系统

114  信号处理单元