[发明专利]具有用于检测转子内部的异物的检测单元的风轮发电机及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于检测转子内部的异物的检测单元的风轮发电机以及该风轮发电机的操作方法。

背景技术

在风轮发电机中，例如，配备叶片和转子毂的风轮发电机旋转，并且转子的旋转经由旋转轴传递到发电机以便使发电机的轴旋转，从而发电。转子毂例如容纳各种装置，诸如用于根据风况(例如，风力和风向)来调节叶片的桨距角的桨距控制机构。这些装置例如直接固定到转子毂的内壁或经由支架固定以通过螺栓安装在转子毂中。

在风轮发电机的操作期间，将诸如桨距控制机构的装置固定到转子毂内部的螺栓可能由于转子毂的旋转而变松，并且螺栓以及包括所述装置在内的部件可能落下。偶尔地，工人对转子毂内部进行检查并且可能将工具忘在转子毂内部。当诸如落下的异物和工具存在于转子毂中时，在风轮发电机的操作期间，转子毂内部的装置能够明显地随着旋转而损坏。

专利文献1公开了使用拾音器来通过使用声监控系统检测叶片、发电机和传动系统的异常，但是其没有采取措施来检测转子毂内部的异物。

[相关专利文献]

[专利文献]

[专利文献1]US 7,072,784 B2

发明内容

专利文献1没有采取措施来避免由异物导致的转子毂中的破坏。即使使用拾音器来检测转子毂内部的异物，也可能的是在转子毂产生异常噪音之前，转子毂内部的损坏已经发生，此外因为拾音器获得利用各种噪音频谱图形成的声音数据，所以难以指定与转子毂内部的异物相对应的噪音。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种不遭受由转子毂内部的异物导致的破坏的风轮发电机以及该风轮发电机的操作方法。

为了解决该问题，本发明提供一种风轮发电机，该风轮发电机包括：叶片；转子毂，叶片固定到该转子毂；旋转轴，其连接到转子毂并且随转子毂旋转；传感器，其布置在转子毂内部并且检测转子毂内部的异物；制动装置，其使旋转轴的旋转停止；以及控制器，其控制该制动装置，以当传感器检测到异物时使旋转轴的旋转停止。

该风轮发电机设有传感器和控制器，该传感器用于检测转子毂内部的异物，而该控制器用于控制制动装置以当该传感器检测到异物时使旋转轴的旋转停止，使得转子毂的内部结构免受由转子毂中的异物导致的破坏。

在本说明书中，风轮发电机的旋转轴指将旋转从转子头传递到发电机的传动系统中所包括的轴构件中的任意一个构件。

用于检测异物的传感器例如能够是任何能够将被异物触碰的接触构件的影响作为物理量的变化输出的构件，并且可以是物理、机械或电传感器，但不限于此。该物理量此处意指反映当异物与传感器接触时导致的影响的物理量。物理量的变化是物理量在异物触碰传感器之前和之后的变化量，并且例如，异物触碰传感器导致的压力或应变的变化，或当传感器由于异物的接触而变形时产生的张力的变化，或当传感器变形或断开时导致的电阻的变化，例如施加于传感器的电流或电压的变化。

在该风轮发电机中，优选该传感器包括：接触部，其固定到转子毂的内壁以便与异物接触；以及限位开关，其连接到该接触部并且通过当接触部与异物接触时产生的张力来接通或断开。

通过使用具有与固定到转子毂内壁的接触部相连的限位开关的传感器，限位开关的接通/断开状态通过当接触部与异物接触时产生的张力来改变，因而能够高精度地检测转子毂内部的异物的存在。另外，接触部可以是距转子毂的内壁以预定高度布置的绳的形式或从转子毂的内壁架起的网的形式。

在该风轮发电机中，还优选该传感器包括：接触部，其由导线形成，该导线固定到转子毂的内壁以便与异物接触；以及检测器，其检测该接触部的导电状态。

以这种方式，用于检测转子毂内部的异物的传感器构造为使得通过该检测器来检测固定到转子毂的内壁的接触部(导线)的导电状态，从而当异物使传感器的导线断开时能够检测到异物，因而能够检测到转子毂中的异物的存在。此外，传感器的接触部(导线)可以是距转子毂的内壁以预定高度布置的绳的形式或从转子毂的内壁架起的网的形式。

此外优选接触部布置为沿转子毂的内壁在旋转轴的轴向方向上延伸。

转子毂内部的异物与转子毂的内部结构碰撞，同时沿转子毂的内壁移动或落下。因此，接触部优选布置为沿转子毂的内壁在主轴的轴向方向上延伸，使得异物与接触部接触的可能性明显增加，并且在早期阶段能够检测到转子毂中的异物的存在。