[发明专利]风力涡轮机的转子叶片的损伤检测

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测对风力涡轮机的至少一个转子叶片的损伤的方法和风力涡轮机。

背景技术

存在于风力涡轮机的转子叶片的表面或壳（skin）上的裂隙（crack）可导致转子叶片的严重损伤——在最糟糕的情况下，结果会是整个失去转子叶片。

即使优选定位在转子叶片的尖端处的、通常作为转子叶片的一部分的堵塞的排放孔例如如果被闪电击中也会导致转子叶片的损伤。

检测这种种类的损伤可基于可视的检查。

用于损伤检测的另一种方法可基于主动频率响应的解决方案。

用于损伤检测的这些已知的解决方案没有提供充足的测量结果，并且可指示错误的损伤检测。作为另外的缺点，许多解决方案要求风力涡轮机中的中空空间是几乎密封（气密，air-tight）的空间，以提供待进一步对其处理的准确的数据点。该要求是个困难的前提，因为，例如，叶片材料本身不是完全气密的，并且至转子叶片的进出通道（access-way），比如人孔或布线孔（主要定位在转子叶片的根部部段处）也可导致不期望的开口。作为另一个不足，排放孔还使得其难以满足“密封空间”的要求。

发明内容

因此，目标是克服前述缺点，且尤其是提供用于优化转子叶片的损伤检测的改进方法。

根据独立权利要求的特征解决该问题。另外的实施例从从属权利要求得到。

为了克服该问题，提供了用于检测对风力涡轮机的至少一个转子叶片的损伤的方法，包含

- 在至少一个转子叶片的旋转期间监测至少一个转子叶片的叶片根部内侧的至少一个内部空气状况，其中

- 内部空气状况被离心效应影响，所述离心效应将至少一个转子叶片内侧的空气从至少一个转子叶片的根部端朝着至少一个转子叶片的尖端泵送并将其泵送出至少一个转子叶片的至少一个孔，

-基于至少一个被监测的内部空气状况检测对至少一个转子叶片的损伤。

所提出的解决方案基于在转子叶片的中空空间内侧有效的离心泵送效应，其由风力涡轮机操作期间转子叶片的旋转移动引起。由于离心效应，转子叶片的中空空间内侧的空气从转子叶片的根部端（也称为“叶片根部”或“根部部段”）被泵送到转子叶片的尖端并且被泵送出作为转子叶片的一部分的至少一个孔。

至少一个孔可以是已经是转子叶片的一部分的至少一个排放孔。

替代地或者除此之外，为了允许所提出的解决方案的特定目的，至少一个孔可被实施在转子叶片中。

根据所提出的解决方案，至少一个孔可定位在转子叶片的尖端处或附近。

内部空气状况可以是表征转子叶片内侧的空气的任何参数或参数的组合，比如例如“空气压力”或“空气流量”。

“监测”可以是通过使用例如安装在转子叶片的中空空间内侧，尤其是安装在叶片根部内侧的适合的测量装置来测量和/或确定和/或处理表征空气的至少一个参数。

测量装置可以是用于捕获或测量表征空气的参数或参数的组合的装置，比如例如用于（例如，通过利用差动压力计（differential pressure gauge））测量空气压力或（例如，通过利用流量计或超声风速传感器）测量空气流的速度的装置。

作为示例，非旋转的转子叶片的根部部段内侧的空气压力等于或几乎等于环境空气压力。

环境空气压力是在转子叶片外侧测量的空气压力，比如例如在机舱的顶部上或在转子轮毂的整流罩（spinner）前面测量的空气压力。

朝着转子叶片的尖端泵送转子叶片的中空空间内侧的空气导致根部部段内侧的空气压力减小（即在根部部段内侧引出某种真空），伴随的结果是环境空气压力与转子叶片根部内侧的空气压力之间的空气压力差。从而，空气压力差可根据当前的风速、转子速度和空气密度而变化。

假设环境空气压力值P₀，旋转的转子叶片的叶片根部的内部空间内侧的空气压力值P_root可由下式计算

其中

ρ是空气的密度，

ω是转子叶片的角速度，以及

r是转子叶片的长度。