用于确定风力涡轮机叶片与其风力涡轮机塔架之间在经过时的距离的装置的制作方法

技术特征：
1.一种确定风力涡轮机的尖端到塔架间隙的方法，所述风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、机舱、可旋转转子，所述机舱布置在所述风力涡轮机塔架的顶部上，所述可旋转转子具有相对于所述机舱布置的至少一个风力涡轮机叶片，其中，距离传感器单元布置在所述至少一个风力涡轮机叶片上并且至少包括发射器和接收器，其中，所述方法包括以下步骤：-从所述距离传感器单元朝向所述风力涡轮机塔架发射信号，-测量从所述风力涡轮机塔架反射的信号，-基于发射信号和反射信号确定所述风力涡轮机塔架与所述至少一个风力涡轮机叶片之间的距离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：-基于在所述距离传感器单元的位置处的所述至少一个风力涡轮机叶片的实际桨距角和偏转角中的至少一个对测量距离进行校正。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立指示所述至少一个风力涡轮机叶片的至少一个桨距角的至少一个距离分布，其中，基于所述至少一个距离分布来确定所述实际桨距角。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述至少一个风力涡轮机叶片的旋转速度的步骤，其中，使用所述实际桨距角和至少所述旋转速度之间的预定相关性来估计所述实际桨距角。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对所述测量距离进行校正的步骤基于所述实际桨距角或所述偏转角。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对所述测量距离进行校正的步骤基于所述实际桨距角和所述偏转角。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述至少一个风力涡轮机叶片的旋转速度的步骤，其中，所述实际偏转角作为至少所述旋转速度的函数来计算。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述至少一个风力涡轮机叶片经过所述风力涡轮机塔架之前唤醒所述距离传感器单元的步骤，其中，在所述至少一个风力涡轮机叶片已经经过所述风力涡轮机塔架之后，所述距离传感器单元进入休眠。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述距离传感器单元与优选地布置在所述风力涡轮机上的接收装置无线通信。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述接收装置布置在所述机舱的底表面处。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述接收装置放置在所述风力涡轮机附近的地面上。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，执行对所述测量距离进行校正的步骤以获得所述尖端到塔架间隙。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述风力涡轮机塔架反射的信号基于来自所述距离传感器单元的信号。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括确定所述至少一个风力涡轮机叶片的角位置的步骤。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述测量距离进行校正的步骤基于所述角位置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，唤醒所述距离传感器单元的步骤基于所述角位置。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述测量距离进行校正的步骤还基于所述风力涡轮机的倾斜角。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述实际桨距角由所述距离传感器单元确定。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述实际桨距角是从所述距离传感器单元的外部确定的，例如由所述风力涡轮机的风力涡轮机控制器确定。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述实际桨距角不同于所测量的桨距角，其中，所测量的桨距角是在所述风力涡轮机的变桨轴承系统处测量的。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于所述测量距离主动地改变所述实际桨距角的步骤。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于所述测量距离制动所述风力涡轮机的步骤。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于所述测量距离对辅助风力涡轮机进行控制的步骤。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括执行预测性维护的步骤。24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述风力涡轮机放置在浮动基础设施上，其中，对所述测量距离进行校正的步骤基于所述风力涡轮机塔架的风力涡轮机塔架角度。25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于陀螺仪测量和加速度测量来建立所述距离传感器单元的径向位置。26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述距离传感器单元发射的信号具有大约24ghz的频率，例如在23ghz和25ghz之间的频率。27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述距离传感器单元发射的信号具有从50ghz到80ghz的频率，例如从60ghz到70ghz的频率。28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定距离的步骤基于频移键控。29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括测量所述至少一个风力涡轮机叶片的一个或多个叶片本征频率的步骤。30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括将所述一个或多个叶片本征频率与一个或多个模型本征频率进行比较的步骤。31.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，发射信号的步骤基于比较所述一个或多个叶片本征频率的步骤。32.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述一个或多个叶片本征频率无线地传送到所述接收装置。33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述一个或多个本征频率激活警报的步骤。34.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述一个或多
个叶片本征频率提供测量品质因数的步骤。35.一种用于确定风力涡轮机的尖端到塔架间隙的距离传感器单元，所述风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、机舱以及可旋转转子，所述机舱布置在所述风力涡轮机塔架的顶部上，所述可旋转转子具有相对于所述机舱布置的至少一个风力涡轮机叶片，其中，所述距离传感器单元布置成位于所述至少一个风力涡轮机叶片上，其中，所述距离传感器单元包括发射器和接收器，其中，所述发射器配置为朝向所述风力涡轮机塔架发射信号，并且所述接收器配置为测量从所述风力涡轮机塔架反射的信号，其中，所述距离传感器单元还包括处理器，该处理器配置为基于发射信号和反射信号来确定所述风力涡轮机塔架和所述至少一个风力涡轮机叶片之间的距离，其特征在于，所述处理器还配置为基于所述至少一个风力涡轮机叶片的实际桨距角和偏转角中的至少一个对测量距离进行校正。36.根据权利要求35所述的距离传感器单元，其特征在于，所述距离传感器单元还包括本地电源，例如一个或多个光伏电池，所述本地电源配置为向所述距离传感器单元的电气部件供电。37.根据权利要求35或36所述的距离传感器单元，其特征在于，所述距离传感器单元还包括陀螺仪，该陀螺仪配置为测量所述至少一个风力涡轮机叶片的旋转速度。38.根据权利要求35至37中任一项所述的距离传感器单元，其特征在于，所述距离传感器单元还包括加速度计，该加速度计配置为测量所述至少一个风力涡轮机叶片的加速度。39.根据权利要求35至38中任一项所述的距离传感器单元，其特征在于，所述距离传感器单元配置为小型自供电传感器单元，该小型自供电传感器单元可选地嵌入或集成到所述至少一个风力涡轮机叶片中。40.根据权利要求35到39中任一项所述的距离传感器单元，其特征在于，所述发射器和所述接收器形成雷达测量单元、lidar测量单元或超声波测量单元。41.根据权利要求35至40中任一项所述的距离传感器单元，其中，所述距离传感器单元包括存储器。42.根据权利要求35至41中任一项所述的距离传感器单元，其中，所述发射器和所述接收器组合在收发器单元中。43.一种风力涡轮机，包括：风力涡轮机塔架，布置在所述风力涡轮机塔架上的机舱，具有相对于所述机舱布置的至少一个风力涡轮机叶片的可旋转转子，以及布置在所述至少一个风力涡轮机叶片上的距离传感器单元，其中，所述距离传感器单元包括发射器和接收器，其中，所述发射器配置为朝向所述风力涡轮机塔架发射信号，并且所述接收器配置为测量从所述风力涡轮机塔架反射的信号，其中，所述距离传感器单元还包括处理器，所述处理器配置为基于发射信号和反射信号来确定所述风力涡轮机塔架和所述至少一个风力涡轮机叶片之间的距离，其特征在于，所述处理器还配置为基于在所述至少一个风力涡轮机叶片上的所述距离传感器单元的位置处的所述至少一个风力涡轮机叶片的实际桨距角和偏转角中的至少一个对测量距离进行校正。44.根据权利要求43所述的风力涡轮机，其中，所述距离传感器单元安装在距所述至少一个风力涡轮机叶片的尖端至少1米处，例如距所述尖端至少2米，例如至少3米，例如至少4米，例如至少5米。45.根据权利要求43或44所述的风力涡轮机，其中，所述距离传感器单元安装在距位于
所述至少一个风力涡轮机叶片中的接受器至少0.5米处，例如距所述接受器至少1米，例如距所述接受器至少2米，例如距所述接受器至少3米，例如距所述接受器至少5米。46.根据权利要求43至45中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述距离传感器单元安装在距位于所述至少一个风力涡轮机叶片中的引下线至少0.5米处，例如距所述引下线至少1米，例如距所述引下线至少2米。47.根据权利要求43至46中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述至少一个风力涡轮机叶片是多个风力涡轮机叶片，其中，所述距离传感器单元是布置在所述多个风力涡轮机叶片上的多个距离传感器单元中的一个距离传感器单元。48.根据权利要求43至47中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述距离传感器单元是布置在所述至少一个风力涡轮机叶片中的一个风力涡轮机叶片上的多个距离传感器单元中的一个距离传感器单元。49.根据权利要求43至48中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述距离传感器单元通过与所述机舱的电力连接而被供电。50.一种用于确定风力涡轮机的风力涡轮机叶片的偏转的方法，所述方法包括以下步骤：测量在相对于所述风力涡轮机叶片上的传感器单元位置的至少一个加速度方向上的至少一个传感器加速度，其中，所述传感器单元位置具有相对于所述风力涡轮机的可旋转转子的旋转轴线的径向位置；以及基于所述至少一个传感器加速度来计算所述偏转。51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述偏转指示偏转角。52.根据权利要求50或51所述的方法，其中，所述偏转指示尖端到塔架距离。53.根据权利要求50至52中任一项所述的方法，其中，测量所述至少一个传感器加速度的步骤在所述风力涡轮机叶片的往返行程内不连续地执行。54.根据权利要求50至53中任一项所述的方法，其中，在所述风力涡轮机叶片处于所述风力涡轮机叶片的水平位置下方时执行测量所述至少一个传感器加速度的步骤。55.根据权利要求50至54中任一项所述的方法，其中，在所述风力涡轮机叶片处于向下定向时，例如，其中，所述风力涡轮机叶片处于水平方向的10度的角度内，执行测量至少一个传感器加速度的步骤。56.根据权利要求50至55中任一项所述的方法，其中，所述至少一个加速度方向上的所述至少一个传感器加速度是三个加速度方向上的三个传感器加速度。57.根据权利要求50至56中任一项所述的方法，其中，所述至少一个传感器加速度小于三个传感器加速度，例如两个传感器加速度或一个传感器加速度。58.根据权利要求50至57中任一项所述的方法，其中，通过在时间上对所述至少一个传感器加速度进行两次积分来执行计算所述偏转的步骤。59.根据权利要求50至58中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括确定在所述传感器单元位置处围绕所述旋转轴线的角速度的步骤，其中，计算所述偏转的步骤还基于所述角速度。60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述方法包括基于所述角速度计算在未偏转径向位置处的向心加速度的步骤。
61.根据权利要求50至60中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于所述至少一个传感器加速度计算所述传感器单元位置处的向心加速度的步骤。62.根据权利要求50至61中任一项所述的方法，其中，所述至少一个加速度方向上的所述至少一个传感器加速度是至少两个加速度方向上的至少两个传感器加速度，其中，计算向心加速度的步骤基于将所述至少两个传感器加速度中的一个与所述至少两个传感器加速度中的另一个进行比较。63.根据权利要求50至62中任一项所述的方法，其中，所述至少一个加速度方向上的所述至少一个传感器加速度是至少两个加速度方向上的至少两个传感器加速度，其中，计算向心加速度的步骤基于根据所述至少两个传感器加速度计算加速度矢量，其中，计算所述偏转的步骤基于将所述至少两个传感器加速度中的至少一个与所述加速度矢量进行比较。64.根据权利要求50至63中任一项所述的方法，其中，基于所述至少一个传感器加速度和所述角速度来确定所述径向位置，其中，计算所述偏转的步骤基于将所述径向位置与未偏转径向位置进行比较。65.根据权利要求50至64中任一项所述的方法，其中，所述至少一个加速度方向中的一个加速度方向至少部分地在所述风力涡轮机叶片的纵向方向上。66.根据权利要求65所述的方法，其中，计算所述偏转的步骤基于所述至少一个传感器加速度与投射到所述纵向方向上的重力加速度和投射到所述纵向方向上的离心加速度的和的比较。67.根据权利要求50至66中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于所述至少一个传感器加速度来确定一个或多个叶片本征频率的步骤。68.根据权利要求50至67中任一项所述的方法，其中，所述至少一个加速度方向上的所述至少一个传感器加速度是至少两个加速度方向上的至少两个传感器加速度，其中，所述至少两个加速度方向是不同的方向。69.根据权利要求50至68中任一项所述的方法，其中，确定所述角速度的步骤基于所述至少一个传感器加速度和所述偏转之间的相关性。70.根据权利要求50至69中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在计算所述偏转的步骤中结合对重力加速度的补偿。71.根据权利要求50至70中任一项所述的方法，其中，当所述风力涡轮机叶片大致平行于重力时，执行测量至少一个传感器加速度的步骤。72.根据权利要求50至71中任一项所述的方法，其中，当所述风力涡轮机叶片大致垂直于重力时，执行测量至少一个传感器加速度的步骤。73.根据权利要求50至72中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括测量所述风力涡轮机叶片在所述传感器单元位置处的角度取向的步骤，其中，计算所述偏转的步骤基于所述角度取向。74.根据权利要求73所述的方法，其中，所述角度取向基于所述至少一个加速度方向上的所述至少一个传感器加速度。75.根据权利要求50至74中任一项所述的方法，其中，所述方法包括执行陀螺仪测量的步骤。76.根据权利要求73到75中任一项所述的方法，其中，所述角度取向基于所述陀螺仪测
量。77.一种用于监测风力涡轮机叶片的方法，包括以下步骤：测量在相对于所述风力涡轮机叶片上的传感器单元位置的一个或多个加速度方向上的一个或多个传感器加速度，其中，所述传感器单元位置具有相对于所述风力涡轮机的可旋转转子的旋转轴线的径向位置，其中，所述一个或多个加速度方向分别与所述一个或多个传感器加速度相关联，其中，测量所述一个或多个传感器加速度的步骤在测量时间段中连续地执行以获得加速度数据样本；以及分析所述加速度数据样本以获得所述加速度数据样本的频率组成，其中，所述频率组成指示所述风力涡轮机叶片的一个或多个叶片本征频率。78.根据权利要求77所述的方法，其中，所述方法包括将指示所述加速度数据样本的信息传送到远程位置的步骤。79.根据权利要求77或78所述的方法，其中，分析所述加速度数据样本的步骤基于应用傅立叶变换。80.根据权利要求77至79中任一项所述的方法，其中，在所述传感器单元位置处执行分析所述加速度数据样本的步骤。81.根据权利要求77至80中任一项所述的方法，其中，在所述风力涡轮机的风力涡轮机控制器中执行分析所述加速度数据样本的步骤。82.根据权利要求77至81中的任一项所述的方法，其中，在所述远程位置上执行分析所述加速度数据样本的步骤。83.根据权利要求77至82中任一项所述的方法，其中，所述方法包括评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤。84.根据权利要求83所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括检测所述一个或多个叶片本征频率的幅度变化。85.根据权利要求83或84所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括检测所述一个或多个叶片本征频率的频率变化。86.根据权利要求83至85中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括检测所述一个或多个叶片本征频率的频率降低。87.根据权利要求83至86中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括检测所述一个或多个叶片本征频率的相对频率。88.根据权利要求83至87中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括检测所述一个或多个叶片本征频率的相对幅度。89.根据权利要求83至88中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括建立所述风力涡轮机叶片的一个或多个振动模式的存在。90.根据权利要求83至89中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括建立所述一个或多个振动模式的幅度。91.根据权利要求83至90中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括将所述一个或多个叶片本征频率与一个或多个模型本征频率进行比较。92.根据权利要求83至91中任一项所述的方法，其中，评估所述一个或多个叶片本征频率的步骤包括基于所述一个或多个叶片本征频率来定位所述叶片的结构损坏。
93.一种用于监测风力涡轮机的风力涡轮机叶片的实际桨距角的方法，所述方法包括以下步骤：从距离传感器单元朝向所述风力涡轮机的风力涡轮机塔架发射信号，其中，所述距离传感器单元位于所述风力涡轮机叶片上的传感器单元位置；测量从所述风力涡轮机塔架反射的信号以获得测量信号，其中，从所述风力涡轮机塔架反射的所述信号基于发射信号的步骤；以及确定在所述传感器单元位置处的实际桨距角。94.根据权利要求93所述的方法，其中，确定所述风力涡轮机叶片的实际桨距角的步骤基于接收所述测量信号的时间。95.根据权利要求93或94所述的方法，其中，在所述传感器单元位置处的所述实际桨距角不同于在所述风力涡轮机的变桨轴承系统处的桨距角。

技术总结
本发明涉及一种确定风力涡轮机的尖端到塔架间隙的方法，风力涡轮机包括风力涡轮机塔架，其中，距离传感器单元布置在风力涡轮机的至少一个风力涡轮机叶片上，并且至少包括发射器和接收器，其中，该方法包括以下步骤：从距离传感器单元朝向风力涡轮机塔架发射信号，测量从风力涡轮机塔架反射的信号，基于发射信号和反射信号确定风力涡轮机塔架和该至少一个风力涡轮机叶片之间的距离，其中，该方法还包括基于在距离传感器单元的位置处的该至少一个风力涡轮机叶片的实际桨距角和偏转角中的至少一个对测量距离进行校正的步骤。少一个对测量距离进行校正的步骤。少一个对测量距离进行校正的步骤。


技术研发人员：阿克塞尔
受保护的技术使用者：KK风能解决方案沃延斯公司
技术研发日：2020.12.21
技术公布日：2022/8/2