[发明专利]用于风力涡轮机的叶片负载感测系统

说明书

一种用于确定风力涡轮机叶片上的负载的方法，包括：通过风力涡轮机叶片负载传感器的方式来测量所述叶片负载；估计所述叶片的温度；基于所估计的温度和所测量的负载来确定所述风力涡轮机叶片上的所述负载的经温度校正的值。本发明还涉及一种用于风力涡轮机的传感器系统，所述系统包括：负载传感器；处理单元，其与所述负载传感器接口连接并且被配置为提供经温度校正的负载参数作为输出，其中，所述处理单元包括：温度估计模块，其基于至少一个风力涡轮机参数来确定所述负载传感器附近的叶片的估计温度；以及负载补偿模块，其基于所述估计温度和所述负载传感器的测量值来确定经温度校正的负载参数。

技术领域

本发明涉及用于确定由风力涡轮机叶片经受的负载的系统和方法。

背景技术

由于空气动力、重力和惯性力的原因，风力涡轮机的叶片在工作期间会经受负载。过大的负载可能会损坏叶片以及风力涡轮机的其它部件，并且因此重要的是确保叶片经受的负载保持在可接受极限之内。为了监测这一负载，现代风力涡轮机通常设有叶片负载传感器系统。这样的系统一般包括每个叶片中提供的负载传感器，以测量该叶片经受的负载。负载传感器通常以应变仪的形式提供，并且更具体而言提供为光学应变仪，例如类似于EP1230531中描述的那种。

由于所测量的物体(即，叶片)的热膨胀被应变仪检测为应变，或者由于传感器封装自身上的直接温度效应，所有的应变仪都对温度非常敏感。为了解决这个问题，已知有包括温度传感器的传感器封装，从而可以使用来自温度传感器的数据针对温度效应补偿负载信号。

然而，这样的负载传感器封装可能是昂贵的、难以安装的并且还对于在风力涡轮机的使用寿命期间维持而言是有问题的，因此期望提供对这样的负载传感器封装的替代方案，而不会牺牲可利用温度补偿(使用整合温度传感器)实现的精确度。

发明内容

针对这一背景，本发明在第一方面中提供了一种用于风力涡轮机叶片的传感器系统，所述系统包括：负载传感器，其不包括有温度传感器且仅提供负载测量值；处理单元，其与所述负载传感器接口连接并且被配置为提供经温度校正的负载参数作为输出，其中，所述处理单元包括：温度估计模块，其基于至少一个风力涡轮机参数，通过实施叶片温度模型来确定所述负载传感器附近的叶片的估计温度；以及负载补偿模块，其基于所述估计温度和所述负载传感器的所述负载测量值来确定经温度校正的负载参数。

在第二方面，本发明还扩展到并因此涵盖了一种用于确定风力涡轮机叶片上的负载的方法，其包括：通过负载传感器来仅测量所述叶片负载；通过温度估计模块，基于至少一个风力涡轮机参数，通过实施叶片温度模型来估计所述负载传感器附近的所述叶片的温度；通过负载补偿模块，基于所估计的温度和所测量的叶片负载来确定所述风力涡轮机叶片上的所述负载的经温度校正的值。

本发明的实施例提供了避免针对温度补偿对叶片中的附加传感器的安装需要的益处。因此，可以使用没有温度传感器的传感器封装，其通过示例的方式提高了传感器封装的可维护性，因为不需要温度校准；传感器封装的成本由于更加简单的传感器封装而是可行的；以及由于较小的传感器封装可行的定位的灵活性。

此外，更加灵活的温度补偿能力可以被提供到现有的传感器硬件，由于实施例可以在标准的处理硬件中实施。

负载传感器可以是光学应变仪。

在一个实施例中，所述温度估计模块将所述负载传感器附近的所述叶片的估计温度与所述至少一个风力涡轮机参数的值直接相关。根据实施方式的观点这是相对简单的解决方案，并且可以提供一些应用的可接受的精确温度信息。在这样的情况下，所述温度估计模块将所述负载传感器附近的所述叶片的估计温度与所述风力涡轮机的远离所述负载传感器的部件或区域的温度测量值相关。替代的实施例可以涉及将所述负载传感器附近的所述叶片的估计温度与周围环境的温度相关的温度估计模块。

在另外的替代实施例中，所述温度估计模块可以基于传递到所述叶片内部的净热能来对所述负载传感器附近的所述叶片的温度执行建模。