[发明专利]风力涡轮机叶片载荷传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机转子叶片根部载荷传感器，尤其是被构置成安装在风力涡轮机转子叶片的根部部分的材料中的传感器。

背景技术

风力涡轮机转子叶片在风力涡轮机设备的运行过程中经受相当大水平的动态负载，在使用时转子叶片被连接到风力涡轮机设备上。不仅转子叶片绕着风力涡轮机设备的轮毂的轴线旋转使得由于转子叶片的重量导致的负载恒定地变化，而且风力涡轮机设备由于施加在其上的风力负载变化而承受显著变化的力。

各个叶片的浆距可以根据需要变化，以例如提高在特定风力条件小由转子叶片产生的升力。也需要控制叶片的浆距以使例如在狂风期间叶片可能经受的极端载荷的影响最小。

在运行期间转子叶片可被监控以在施加在其上的空气动力学力和重力两个方面跟踪每个相应叶片和轮毂经受的负载。

风力涡轮机设备的结构健康监控也可在负载作用在转子叶片上时进行。转子叶片经受的负载的历史记录可以被确定，并且该历史记录可以用于评估转子叶片的疲劳寿命和当前结构状况，从而可以避免叶片的故障。

传统地，监控是通过将载荷传感器放置在转子叶片的外壳的表面上进行的。传感器可以安装在外壳的外表面上，在这种情况下，传感器暴露于环境并且因而可能经受损坏。替代地，传感器可被放置在外壳的内表面上，在此它们将不受环境的影响。但是，以这种方式设置的传感器仍然可能在风力涡轮机的维修过程中被损坏。而且，精确放置传感器是难于实现的，并且这种不精确可能导致错误的数据被收集。

发明内容

需要提供一种克服一些上述缺点的传感器，从而提高转子叶片经受的载荷的监控的准确性。

根据第一方面，本发明提供一种风力涡轮机转子叶片根部载荷传感器，所述载荷传感器被构置成居内地安装在风力涡轮机转子的根部部分的嵌入件内，所述载荷传感器包括：

载体部件，所述载体部件被构置成固定地连接到所述嵌入件，使得载荷可以在所述载体部件与所述嵌入件之间传递；以及

由所述载体部件支承的检测元件。

通过提供可安装在转子叶片本身的材料中尤其是通常由高刚度材料制成的嵌入件中的载荷传感器，可以进行准确的载荷监控。传感器的放置变得是可预知的并且是准确的，以及检测元件被有效地保护，从而防止载荷传感器的损坏。

检测元件可以被嵌入在载体部件中，从而实现保护所述检测元件。载体部件可以是大体圆柱形的。替代地，载体部件可以是大体逐渐变细的。载体部件的外表面可以包括带螺纹的部分，从而能够在传感器与所述传感器位于其中的嵌入件之间实现稳固的连接。结果，可以采集准确的测量值。

根据第二方面，本发明提供一种风力涡轮机转子叶片，包括根部部分和从所述根部部分延伸的末梢部分，其中，所述根部部分包括嵌入件，所述嵌入件被构置成接收固定部件以便将所述转子叶片固定到转子轮毂上，其中，所述嵌入件被构置成接收如上所述的载荷传感器，以检测所述转子叶片的所述根部部分经受的载荷。

如上所述风力涡轮机转子叶片可以与如上所述的载荷传感器组合地被提供。载荷传感器可以被固定地安装在所述嵌入件中，例如通过粘结或摩擦配合。替代地，载荷传感器可以被可取下地安装在所述嵌入件中，例如使用螺纹连接。

根据第三方面，本发明提供一种风力涡轮机设备，包括：

塔架；

安装在所述塔架顶部的轮毂；以及

如上所述类型的风力涡轮机转子叶片，所述风力涡轮机转子叶片通过至少一个螺栓连接到所述轮毂，所述至少一个螺栓与所述嵌入件接合。

附图说明

将结合附图通过示例对本发明进行更详细的描述，其中：

图1显示了风力涡轮机转子叶片的一部分，其具有安装在其中的载荷传感器；

图2显示了从根部端看的风力涡轮机转子叶片；以及

图3显示了载荷传感器的另一种实施例。

具体实施方式

图1显示了连接到轮毂10的转子叶片5的一部分。转子叶片5通常由复合材料制成，复合材料不具备在其中形成带内螺纹的孔以接收诸如螺栓15的固定装置的合适特性。为了克服这种结构完整性的缺乏，已知的是在转子叶片5的根部部分中设置嵌入件20。传统的嵌入件20一般由诸如钢的金属制成，但是也可以使用具有合适刚度和机加工性能的其它材料。

在该实施例中，孔25形成在改进的嵌入件20’中以接收螺栓15。孔25的一部分30被形成有内螺纹，从而形成带螺纹部分以便与螺栓15的对应带螺纹部分相互配合。

凹部35形成在孔25中。凹部35设置有另外的带内螺纹部分40，使得传感器50可以设置并且固定在其中。