[发明专利]风力涡轮机塔架监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机塔架领域，并且具体地涉及监测这种塔架或者其子部件在正常运转中所承受的载荷。

背景技术

风力涡轮机塔架或塔通常支撑机舱，在机舱上连接一个或多个涡轮机叶片。涡轮机叶片或者每个涡轮机叶片相对于所述机舱的纵轴旋转。由于这种旋转运动，机舱和涡轮机塔架受到的载荷实质上是动态载荷。因为涡轮机叶片以不同速率旋转(这取决于任何特定时间的风力强度)，载荷的大小也是一种动态现象。因此，每当风力涡轮机旋转时，整个风力涡轮机塔架都受到波动载荷。

风力涡轮机叶片的每个叶片一般都超过50米，因此支撑这些叶片的风力涡轮机塔架的高度可以超过100米并且是一种重要结构。这种塔架通常大体上是圆筒形状的且经常具有稍微的坡度，并因此包括多个连续地彼此叠加的截头圆锥区段。在每区段的每个末端设有凸缘并且相应的凸缘彼此螺接。所述凸缘和螺栓也受到上述由所述涡轮机叶片施加并且沿着所述风力涡轮机塔架向下传递的动态载荷。

动态载荷可以导致螺栓疲劳并且极端地，螺栓发生蠕变。为了避免所述螺栓失效、以及塔架随后的潜在损害或者甚至是倒塌，必须对所述螺栓进行频繁检查、维护和/或更换。这样的维护计划麻烦并且特别是费时的，从而导致减少的功率生成时间。

期望减少维护计划的负担同时保持所述风力涡轮机塔架的安全性以及整体性以致能够提高功率生成。

发明内容

根据本发明，提供一种风力涡轮机设备监测装置，用于探测风力涡轮机设备的两个相邻部件之间的相对运动，所述装置包括：

可变形构件；

紧固机构，其构造成使所述装置在使用中能够连接到风力涡轮机设备上，使得所述可变形构件定位于横跨所述风力涡轮机设备的相邻部件之间的界面；和

探测机构，构造成探测所述可变形构件的变形并且因此探测所述两个部件之间的相对运动。

通过设置在横跨所述风力涡轮机设备的相邻部件界面上延伸的测量装置，能够探测每一部件相对于另一个部件的相对运动。这种运动与用于将部件彼此紧固的螺栓所受到的局部载荷直接相关。因此，能够检测随着时间的推移施加到螺栓或者每一螺栓上的载荷并且能够因此构建所受到的应变的历史。这样，能够更精确地预测螺栓当前状态的评估并且可以探测螺栓或者每一螺栓的任何意外失效。

所述风力涡轮机设备的相邻部件的每个可以设有凸缘并且所述装置可以构造成定位于横跨两个凸缘之间的界面上并且紧固到各自凸缘上以便探测所述凸缘之间的相对运动。所述部件可以是所述风力涡轮机设备的风力涡轮机的区段。

根据本发明的第二方面，提供一种风力涡轮机塔架监测装置，用于探测所述塔架的相邻区段的凸缘之间的相对运动，所述装置包括：

可变形构件；

紧固机构，构造成使所述装置在使用中能够连接到风力涡轮机塔架，使得所述可变形构件定位于横跨所述风力涡轮机塔架的相邻凸缘之间的界面；和

探测机构，构造成探测所述可变形构件的变形并且因此探测所述两个凸缘之间的相对运动。

通过提供可设置成连接横跨相邻凸缘的界面的监测装置，能够探测其间的局部相对运动。紧固所述风力涡轮机塔架的一个区段到相邻区段的螺栓通常定位成贯穿该凸缘，并且因此所述凸缘之间的任何相对运动与将两个凸缘连接到一起的螺栓所受到的载荷密切相关。因此，能够确定螺栓所经受的载荷的确切历史。

所述紧固机构可以包括夹紧机构、磁性机构和/或粘合机构。优选地，所述紧固机构是非破坏性的，从而紧固于其上的所述装置的结构整体性不受损害。

所述探测机构可以包括传感器，例如应变仪或者光学传感器。可替代地，所述探测机构可以包括限位开关和/或触点开关。所述探测机构可以连接到所述可变形构件的表面。所述可变形构件可以包括铰链。

所述探测机构可以包括用于向分析和/或存储机构发射信号的发射机构，所述信号表示与探测到的相对运动相关的参数。所述发射装置可以包括无线射频识别(RFID)元件。可以设置确定机构，所述确定机构用于接收来自所述测量机构的信号并且确定相对运动的度，以及因此确定将一个区段连接到另一区段的螺栓在使用中的状态。

所述紧固机构可以是非破坏性的，使得风力涡轮机塔架在安装时不需要重新装配，在使用中所述装置连接到风力涡轮机塔架上。

使用非破坏性的紧固机构是尤其有利的，换句话说，为了有效安装所述装置，不需要重新装配塔架。特别是，装置的安装速度或者更换因此提高并且禁止任何用户引发的损害。此外，避免任何机械紧固构件干涉以及保持了所述塔架/凸缘的强度和结构的整体性。