專利名稱：用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)葉片處的空氣流動狀態(tài)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，且特別地涉及測量風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片 處的空氣流量。
相關(guān)申請
本申請涉及共同未決的與本申請同日提交的律師文檔號為
227-479的、名為"Wind Turbine Inflow Angle Monitoring And Control System"(風(fēng)力渦輪機(jī)流入角監(jiān)測和控制系統(tǒng))的專利申請，以及與 本申請同日提交的律師文檔號為232-749的"Wind Turbine Blade Mounted Composite Sensor Support"(風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝式復(fù)合傳感 器支承件)的專利申請，這兩個相關(guān)申請都通過引用而整體地結(jié)合進(jìn) 來。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)力渦輪機(jī)作為環(huán)境安全且較廉價的能源而越來越重要，對 于改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)性能的增長的需求已導(dǎo)致關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子 葉片的最優(yōu)調(diào)節(jié)(關(guān)于進(jìn)入空氣流)而作出了努力。通常風(fēng)力渦輪機(jī)包 括具有多個轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子葉片可具有很大的尺寸，使 得大轉(zhuǎn)子的直徑達(dá)到30m或更大。轉(zhuǎn)子葉片將風(fēng)能(即進(jìn)入空氣流)轉(zhuǎn) 換成用于驅(qū)動一個或多個發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩，發(fā)電機(jī)通過驅(qū)動系以旋 轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上。
在考慮改進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)整體的能量轉(zhuǎn)換效率時，轉(zhuǎn)子葉片表面處 的空氣流邊界層和轉(zhuǎn)子葉片表面周圍的氣流分布是主要問題。已經(jīng)進(jìn) 行了許多嘗試，以通過使用風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片周圍的空氣流動模型 來提高能量轉(zhuǎn)換效率。這些^^莫型來源于良好地限定的運(yùn)行條件下的仿真和風(fēng)洞測試。然而，在現(xiàn)場中，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)受以下影響 來自轉(zhuǎn)子自身以及來自帶紊流的三維流場狀態(tài)的影響，來自側(cè)滑的影 響，來自粗糙度和轉(zhuǎn)子葉片表面的退化變化的影響，這些影響在理論 沖莫型中都沒有處理。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，關(guān)于渦輪機(jī)葉片的空 氣動力學(xué)和聲學(xué)性態(tài)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)完全不同于預(yù)測。
在影響性能及與模型預(yù)測的后續(xù)偏離的參數(shù)中最重要的分別是 (i)帶有紊流和側(cè)滑的意外流入狀態(tài)，(ii)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上碎屑 (諸如昆蟲、污物、粉等)的累積，以及(iii)單獨的翼型件和轉(zhuǎn)子葉片的 性能的差異。這些偏離可引起根據(jù)才莫型評估的性狀與現(xiàn)場性狀之間的 顯著差異。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其包 括適于檢測轉(zhuǎn)子葉片表面處或附近的空氣流量的至少一個壓力傳感 器；以及將檢測到的空氣流(量)轉(zhuǎn)換成表示該空氣流(量)的電信號的壓 力變換器。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了 一種包括具有多個轉(zhuǎn)子葉片和輪 轂的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)一步包括附連到風(fēng)力渦輪 機(jī)的至少一個轉(zhuǎn)子葉片上的傳感器裝置，所述傳感器裝置具有附連 在葉片的后緣處且提供壓力側(cè)傳感器信號的至少 一 個壓力側(cè)氣流傳 感器耙，和附連在葉片的后緣處且提供吸力側(cè)傳感器信號的至少一個 吸力側(cè)氣流傳感器耙，以及用于根據(jù)傳感器信號來調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)(諸如
的控制單元。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了 一種用于對風(fēng)力渦輪機(jī)的至少 一個轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行傾斜調(diào)節(jié)的方法，其包括檢測流入空氣壓力，以 及根據(jù)檢測到的流入空氣壓力來調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角。
通過附屬的權(quán)利要求、說明書和附圖，本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)
5點和特征顯而易見。


在本說明書的剩余部分中(包括對附圖的引用)更具體地闡述了本 發(fā)明的對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的完整的和可以實現(xiàn)的公開，包括其最
佳^莫式；在附圖中
圖1示意性地顯示了具有可對傾斜角進(jìn)行調(diào)節(jié)的三個轉(zhuǎn)子葉片的 風(fēng)力渦輪機(jī)；
圖2示意了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有五個壓力傳感器的吸 力側(cè)傳感器裝置；
圖3示意了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的具有多個壓力傳感器的壓 力側(cè)傳感器裝置；
圖4是貫穿風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的截面，其中示意性地顯示了壓 力側(cè)傳感器裝置和吸力側(cè)傳感器裝置處于轉(zhuǎn)子葉片的后緣；
圖5呈現(xiàn)了具有壓力側(cè)傳感器裝置和吸力側(cè)傳感器裝置、壓力側(cè) 壓力變換器和吸力側(cè)壓力變換器以及控制單元和調(diào)節(jié)單元的后緣傳 感器系統(tǒng)的方框圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的、附連在轉(zhuǎn)子葉片前緣處的流 入角壓力傳感器的正視圖7是根據(jù)圖4中所示的截面的轉(zhuǎn)子葉片截面，其中除了后緣傳 感器裝置外，前緣傳感器裝置也附連到轉(zhuǎn)子葉片上
圖8是轉(zhuǎn)子葉片的外側(cè)部分的正^L圖，其中三個位置"i殳有傳感器 裝置；以及
圖9顯示了用于闡述轉(zhuǎn)子葉片傾斜調(diào)節(jié)方法的流程圖。
編號 部件/步驟 13^ 風(fēng)力渦輪機(jī) 101 轉(zhuǎn)子葉片102管狀塔架
103吊艙
104輪轂
105后緣
106前緣
107壓力側(cè)
108吸力側(cè)
109主空氣流動方向
200吸力側(cè)傳感器裝置
201壓力傳感器
202吸力側(cè)壓力變^:器
300壓力側(cè)傳感器裝置
301壓力傳感器
302壓力側(cè)壓力變換器
401控制單元
402調(diào)節(jié)單元
500流入角壓力傳感器
501傳感器管
502第一壓力檢測孔
503第二壓力檢測孔
504支承結(jié)構(gòu)
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)地參看本發(fā)明的各實施例，在圖中顯示了這些實施例 的一個或多個實例。各實例以解釋本發(fā)明的方式來提供并且不意圖作 為對本發(fā)明的限制。例如，作為一個實施例的一部分而示意或描述的 特征可用在其它實施例上或者結(jié)合其它實施例使用，以獲得另外的實
7施例。本發(fā)明意圖包括這樣的修改和變型。
具體而言，描述了具有帶多個轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪 機(jī)，其中風(fēng)力渦輪機(jī)還包括附連到風(fēng)力渦輪機(jī)的至少 一個轉(zhuǎn)子葉片上 的傳感器裝置，以及用于調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角的控制單 元。需要直接在風(fēng)力渦輪機(jī)的翼型件(轉(zhuǎn)子葉片截面)處或附近測量空 氣流量，因為傳統(tǒng)地，風(fēng)力渦輪機(jī)是基于^^型假設(shè)而對傾斜角進(jìn)行調(diào) 節(jié)的。
鑒于以上內(nèi)容而提供了 一種安裝在葉片上的測量系統(tǒng)，其容許在 任意給定的時刻及時確定風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的運(yùn)行良好程度?；谟冒?裝在葉片上的測量系統(tǒng)執(zhí)行的測量，可對風(fēng)力渦輪機(jī)的控制計劃進(jìn)行 調(diào)節(jié)。例如，在最不利的情況下，這將提供避免空氣動力學(xué)葉片失速 開始的措施。此外，隨著時間跟蹤該數(shù)據(jù)以及風(fēng)向/風(fēng)力大小測量值為 轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計過程提供了有用的反饋。對空氣動力學(xué)性能的在線測量 可以有利地用于以提高的能量轉(zhuǎn)換效率和最大限度地降低的空氣動 力學(xué)葉片失速可能性來更好地控制渦輪機(jī)葉片。用于確定轉(zhuǎn)子葉片空 氣動力學(xué)性能的安裝在葉片上的測量的另 一 個優(yōu)點是該測量系統(tǒng)可 以沿著轉(zhuǎn)子葉片的長度布置在關(guān)鍵性的位置上，以便為風(fēng)力渦輪機(jī)的 控制系統(tǒng)提供反饋。
有利地， 一組測量值可來源于及基于由板載測量系統(tǒng)進(jìn)行的在線
測量，諸如(i)警告控制器即將發(fā)生的空氣動力學(xué)葉片失速；(ii)確定最 佳地修改運(yùn)行參數(shù)(諸如渦輪機(jī)葉片的葉片傾斜)的程度；(iii)評價積聚 在翼型件上的污染水平；以及(iv)評價現(xiàn)場的風(fēng)力渦輪機(jī)的單獨翼型件 (轉(zhuǎn)子葉片截面)性能的差異。
有利的是，可測量圍繞轉(zhuǎn)子葉片的空氣流動狀態(tài)，以便為控制計 劃提供反饋，以保證最優(yōu)性能。測量系統(tǒng)能夠測量空氣動力學(xué)特性(諸 如多種運(yùn)行條件下轉(zhuǎn)子葉片上的空氣流的邊界層厚度)也是一個優(yōu)點。 通過測量轉(zhuǎn)子葉片的構(gòu)造與空氣流量之間的實際關(guān)系，存在可能會在 對最優(yōu)葉片傾斜進(jìn)行評價時導(dǎo)致誤差的假i殳，且可能削弱空氣動力學(xué)性能。此外，在單獨的轉(zhuǎn)子葉片的性能之間進(jìn)行區(qū)分也是可行的，使 得可相應(yīng)地調(diào)節(jié)控制計劃。
圖1 ^X力渦輪機(jī)100的示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)IOO通常包括管狀 塔架102(其也可以是網(wǎng)格塔架)，位于管狀塔架102的頂部上并且可以 繞著管狀塔架102的中心軸線旋轉(zhuǎn)的吊艙103以及輪轂104。輪轂104 是具有三個轉(zhuǎn)子葉片101的轉(zhuǎn)子的中心部分。雖然圖1中所示的風(fēng)力 渦輪機(jī)100圖1包括三個轉(zhuǎn)子葉片101,但任意數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片101 可應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)100。在某些構(gòu)造中，各構(gòu)件容納在風(fēng)力渦輪機(jī) 100的管狀塔架102頂部上的吊艙104中。在特定構(gòu)造中，控制系統(tǒng) 向可變?nèi)~片傾斜驅(qū)動器提供控制信號，以便控制渦輪機(jī)葉片的傾斜角 (圖1中未示出)。需要注意的是，圖1中未示出可附連在轉(zhuǎn)子葉片101 處的傳感器裝置。
圖2和3分別示意了附連在轉(zhuǎn)子葉片后緣處的傳感器裝置。因此， 圖2示出包括五個壓力傳感器201a-201n的吸力側(cè)壓力裝置200。注 意，壓力傳感器的數(shù)量不限于五個，而是可代之以使用任何適當(dāng)?shù)亩?孔壓力探針。
圖3為包括多個(在該實例中為四個)壓力傳感器301a-301n的壓力 側(cè)傳感器裝置300。再次，壓力側(cè)傳感器裝置300的壓力傳感器301 的數(shù)量不限于數(shù)量4，而是可以根據(jù)應(yīng)用的具體情形為任意數(shù)量。
在一個典型的實施例中，吸力側(cè)傳感器側(cè)裝置200和壓力側(cè)傳感 器裝置300的壓力傳感器201， 301形成為皮托靜壓管。這些皮托靜 壓管用作空氣數(shù)據(jù)探針，并且設(shè)計為例如多孔壓力探針。吸力側(cè)傳感 器裝置200的五個壓力傳感器201以及壓力側(cè)傳感器裝置300的四個 壓力傳感器301的布置稱為傳感器耙，即吸力側(cè)傳感器耙200和壓力 傳感器耙300。主空氣流動方向由具有參考標(biāo)號109的箭頭標(biāo)示。
注意，測量系統(tǒng)可包括可用于監(jiān)測各個單獨的轉(zhuǎn)子葉片的空氣動 力學(xué)屬性的任意傳感器裝置布置?？稍谵D(zhuǎn)子葉片IOI表面處或附近、 在轉(zhuǎn)子葉片101的吸力側(cè)108和壓力側(cè)107處測量空氣流的邊界層。
9待測量的典型參數(shù)是邊界層速度輪廓，且由此得到邊界層厚度。因此，
提供根據(jù)圖2和2(b)的傳感器耙是有利的，使得這些耙超出圍繞轉(zhuǎn)子 葉片101的空氣流的邊界層，以便檢測流動分布。傳感器耙200和300 可定位成使得可測量關(guān)鍵位置處的邊界層厚度?？商峁毫呙杵鲉?元，以便提供整體系統(tǒng)的良好的頻率響應(yīng)，使得可以提供對控制單元 (見圖5)的實時輸入。
圖4是根據(jù)笫一實施例的、具有附連在轉(zhuǎn)子葉片101的后緣105 處的傳感器裝置的轉(zhuǎn)子葉片101的截面圖。參考標(biāo)號109表示主空氣 流動方向(風(fēng)向)。因此，可分別通過壓力側(cè)傳感器裝置300和吸力側(cè) 傳感器裝置200來測量壓力側(cè)107和吸力側(cè)108處的空氣流量。參考 標(biāo)號106標(biāo)示轉(zhuǎn)子葉片101的前緣。因此，使用圖4中所示的構(gòu)造， 評估轉(zhuǎn)子葉片101周圍的速度分布是可行的。為了分別解析壓力側(cè)107 和吸力側(cè)108處的邊界層，可使用具有單獨的壓力傳感器301的窄間 隔的壓力側(cè)傳感器裝置300，其中，與吸力側(cè)傳感器裝置的壓力傳感 器202相比，在吸力側(cè)108處吸力側(cè)傳感器裝置200具有壓力傳感器 301的更寬間隔，因為在吸力側(cè)處，邊界層進(jìn)一步進(jìn)入翼型件周圍。
如圖5中所示，包括引導(dǎo)朝向主空氣流動方向109的皮托靜壓管 的吸力側(cè)傳感器裝置200和壓力側(cè)傳感器裝置300形成為分別朝向壓 力變換器202和302彎曲90。角的管。因此，壓力側(cè)壓力變換器302 將壓力傳感器301檢測到的壓力轉(zhuǎn)換成表示該壓力的電信號，其中吸 力側(cè)壓力變換器將吸力側(cè)傳感器裝置的壓力傳感器201檢測到的壓力 轉(zhuǎn)換成表示該壓力的電信號。電信號分別供應(yīng)到控制單元401,使得 控制單元401可以通過組合由單獨的壓力;f全測元件提供的多個信號來 評估轉(zhuǎn)子葉片IOI(圖4)的壓力側(cè)107和吸力側(cè)108處的氣流分布。控 制單元401提供了供應(yīng)至調(diào)節(jié)單元402的輸出，調(diào)節(jié)單元402調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 子葉片101的傾斜角。因此，使用圖5的方框圖中所示的構(gòu)造，在現(xiàn) 場中實際運(yùn)行期間優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)性能是可行的。
在下文中，將參看圖6至7來描述另一實施例。作為參照圖l至4所述的第 一實施例的補(bǔ)充或備選，該實施例包括如圖6中所示的流 入角壓力傳感器500。與如上所述的壓力傳感器相對，該壓力傳感器 安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)100的轉(zhuǎn)子葉片101的前緣處。流入角壓力傳感器 500包括具有第一壓力檢測孔502的傳感器管501。在該實例中，笫 一壓力檢測孔502的數(shù)量是五個，但注意該數(shù)量不限于五個。此外， 流入角壓力傳感器在壓力傳感器500梢部處具有第二壓力檢測孔503。 可獨立于如上所述的壓力側(cè)傳感器裝置和吸力側(cè)傳感器裝置來提供 流入角壓力傳感器500。
流入角壓力傳感器500安裝在轉(zhuǎn)子葉片101前緣106處，如圖7 所示。所以，流入角壓力傳感器500指向假定的主空氣流動方向。然 而，由于流入角壓力傳感器500在其梢部處具有其第一壓力檢測孔502 和其第二壓力檢測孔503的構(gòu)造，使用流入角壓力傳感器500來測量 不同的迎角是可行的。提供支承結(jié)構(gòu)504以便將流入角壓力傳感器500 固定在轉(zhuǎn)子葉片IOI(圖7)的前緣106處。轉(zhuǎn)子葉片101的前緣106與 流入角壓力傳感器500的梢部之間的距離在此處給出的該特定實例中 為1.3米長，以便確保通過流入角壓力傳感器進(jìn)行的測量不會受轉(zhuǎn)子 葉片101周圍發(fā)生的紊流的干擾。注意圖中顯示的各壓力傳感器的大 小不一定相對于轉(zhuǎn)子葉片101按比例繪制。
圖8是轉(zhuǎn)子葉片101的一部分的正視圖，其中吸力側(cè)傳感器裝置 (吸力側(cè)耙)200和流入角壓力傳感器500沿著轉(zhuǎn)子葉片101的長度安裝 在三個不同的位置處。雖然圖8中顯示了三個傳感器位置，但注意可 取決于測量要求和應(yīng)用而沿著轉(zhuǎn)子葉片101的長度提供不同數(shù)量的傳 感器位置。
根據(jù)一個實施例，氣流傳感器是皮托靜壓管。此外，氣流傳感器 的典型構(gòu)造可以是皮托-靜壓靜壓管或者用于動態(tài)壓力測量的另外的 適當(dāng)裝置。該輪廓可以是在垂直于空氣流方向和異型件表面而定向的 線上的空氣流量一維分布。此外，可能該輪廓是在垂直于空氣流方向 而定向的平面中的空氣流量二維分布。
ii根據(jù)另一個實施例，氣流傳感器包括用于將氣流傳感器加熱到結(jié) 冰溫度以上的加熱器件。通常，氣流傳感器的溫度達(dá)到10。C到40。C。 當(dāng)氣流傳感器還包括附連在至少一個轉(zhuǎn)子葉片的前緣處的至少一個 流入角傳感器時，這可能是有利的。附連在至少一個轉(zhuǎn)子葉片的前緣 處的流入角傳感器可包括五孔壓力探針。
根據(jù)又一個實施例，沿著朝向空氣流的方向而定向的至少兩個壓 力傳感器在相應(yīng)的壓力傳感器的軸線和空氣流的方向之間呈現(xiàn)不同 的角度。
注意，上文所述的且用于吸力側(cè)傳感器裝置、壓力側(cè)傳感器裝置
件來替代，諸如但不限于超聲裝置，熱線風(fēng)速計，激光形貌(laser topography)裝置，粒子圖像測速儀裝置，纖維光學(xué)裝置等。
該至少兩個壓力傳感器與單個壓力變換器相協(xié)作。多個壓力傳感 器可布置成二維陣列，以便測量二維氣流分布。氣流傳感器耙可包括 皮托靜壓管。多個氣流傳感器耙可布置成二維陣列的形式。
才艮據(jù)又一個實施例，用于傾斜調(diào)節(jié)的方法可包括通過在轉(zhuǎn)子葉片 后緣處沿著朝向空氣流的方向而定向的至少兩個壓力傳感器來檢測 流入空氣壓力分布的步驟?？筛鶕?jù)傳感器信號來調(diào)節(jié)另外的運(yùn)行參 數(shù)，諸如轉(zhuǎn)子扭矩需求或轉(zhuǎn)子的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。
根據(jù)又一個實施例，檢測流入空氣壓力分布的步驟包括通過轉(zhuǎn) 子葉片后緣的壓力側(cè)處的至少兩個壓力傳感器以及通過轉(zhuǎn)子葉片后 緣的吸力側(cè)處的至少兩個壓力傳感器來檢測流入空氣壓力分布的步 驟。此外，有利的是通過附連在至少一個轉(zhuǎn)子葉片的前緣處的流入角 傳感器來提供流入空氣壓力分布檢測，以便獲得對越過渦輪機(jī)葉片的 風(fēng)力輪廓的更準(zhǔn)確的檢測。
可通過布置成二維陣列的多個壓力傳感器來檢測二維流入空氣 壓力分布。
壓力變換器將檢測到的二維空氣壓力分布轉(zhuǎn)換成電傳感器輸出
12信號。
圖9是示意了用于對風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行傾斜調(diào) 節(jié)的方法的流程圖。在步驟Sl處，通過上述傳感器裝置，即安裝在 轉(zhuǎn)子葉片101的后緣105處的吸力側(cè)傳感器裝置200、壓力側(cè)傳感器 裝置300，以及通過安裝在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片101的前緣106處的流入 角壓力傳感器500,來測量流入空氣壓力分布。
在步驟S2處，步驟Sl處測得的流入空氣壓力分布轉(zhuǎn)換成表示渦 輪機(jī)葉片表面(翼型件)周圍的空氣流動輪廓的電信號。該轉(zhuǎn)換通過壓 力變換器來執(zhí)行?？梢酝ㄟ^控制單元使用電信號來調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子 葉片的傾斜角，從而獲得風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片周圍的可預(yù)定的空氣 流動輪廓。
然后，在步驟S4處，確定是否已經(jīng)獲得了合乎需要的空氣流動 輪廓。是否獲得了合乎需要的空氣流動輪廓可通過吸力側(cè)傳感器裝 置、壓力側(cè)傳感器裝置和/或流入角壓力傳感器的傳感器信號的組合來 確定。.如果在步驟S4處確定沒有獲得合乎需要的空氣流動輪廓(否)， 則在步驟S5中根據(jù)電信號來調(diào)節(jié)相應(yīng)的葉片(或者相應(yīng)的多個葉片) 的角度。該過程繼續(xù)在步驟Sl中測量新的流入空氣壓力分布，并且 重復(fù)過程步驟S2和S3。
當(dāng)在步驟S4處確定已經(jīng)獲得了合乎需要的空氣流動輪廓(是)時， 該過程直接繼續(xù)在步驟Sl中測量新的流入空氣壓力分布，且重復(fù)過 程步驟S2和S3。
本書面說明使用實例來公開本發(fā)明，包括其最佳才莫式，并且還使 得本領(lǐng)域任意技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。雖然已經(jīng)關(guān)于各特定
實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，可以以處于權(quán)利 要求的精神和范圍內(nèi)的修改來實踐本發(fā)明。特別地，上述實施例的互 相非排它的特征可彼此結(jié)合。本發(fā)明的可授權(quán)的范圍由權(quán)利要求來限 定并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其它實例。如果這些其它實例 具有與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)性元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言有非實質(zhì)性區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)性元件，則這些 其它實例意圖處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括具有多個轉(zhuǎn)子葉片(101)和輪轂的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(100)還包括設(shè)置在至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)處且適于檢測與轉(zhuǎn)子葉片(101)表面相關(guān)聯(lián)的空氣流量的至少一個壓力傳感器(201，301)；和將檢測到的所述空氣流量轉(zhuǎn)換成表示所述空氣流量的電信號的壓力變換器(302)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于，至少兩 個壓力傳感器(201， 301)沿朝向空氣流的方向而定向，以用于檢測空 氣壓力分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO)，其特征在于，所述壓 力傳感器(201, 301)是皮托-靜壓管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于，所述壓 力傳感器(201, 301)包括用于將氣流傳感器加熱到結(jié)冰溫度以上的加 熱器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于，所述轉(zhuǎn) 子葉片(101)還包括附連在所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)的前緣(106)處 的至少 一個流入角傳感器(500)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于，所述風(fēng) 力渦輪機(jī)(l OO)進(jìn)一 步包括附連到所述風(fēng)力渦輪機(jī)(100)的至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)上的傳感 器裝置(200, 300),所述傳感器裝置(200， 300)具有附連在所述葉片的后緣處并且提供壓力側(cè)傳感器信號的至少一 個壓力側(cè)氣流傳感器(301)耙；和附連在所述轉(zhuǎn)子葉片(101)的后緣(105)處并且提供吸力側(cè)傳感器 信號的至少一個吸力側(cè)氣流傳感器(201)耙；以及用于作為所述傳感器信號的函數(shù)來調(diào)節(jié)所述至少 一個轉(zhuǎn)子葉片(101)的傾斜角的控制單元(401)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 子葉片(101)還包括附連在所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)的前緣(106)處 的至少 一個流入角傳感器(500)。
8. —種用于對風(fēng)力渦輪機(jī)(100)的至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)進(jìn)行傾 斜調(diào)節(jié)的方法，其包括檢測流入空氣壓力；以及作為檢測到的所述流入空氣壓力的函數(shù)來調(diào)節(jié)所述至少 一個轉(zhuǎn) 子葉片(101)的傾斜角。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，檢測所述流入空氣 壓力分布包括通過所述轉(zhuǎn)子葉片(101)后緣的壓力側(cè)處的至少兩個壓 力傳感器(201)以及通過所述轉(zhuǎn)子葉片(101)后緣的吸力側(cè)處的至少兩 個壓力傳感器(301)來檢測所述流入空氣壓力分布。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過附連在所述 至少一個轉(zhuǎn)子葉片(101)的前緣(106)處的流入角傳感器(500)來檢測流 入空氣壓力分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)葉片處的空氣流動狀態(tài)的方法和裝置。提供了一種用于測量翼型件表面處的空氣流量的方法和裝置，其中提供了適于檢測與轉(zhuǎn)子葉片(101)表面相關(guān)聯(lián)的空氣流量的至少一個壓力傳感器(200，300)和將檢測到的空氣流量轉(zhuǎn)換成表示該空氣流量的電信號的壓力變換器(202，302)。壓力傳感器(200，300)布置在翼型件表面處的空氣流的邊界層內(nèi)，使得可由電信號來確定邊界層輪廓。氣流傳感器(200，300)適用于風(fēng)力渦輪機(jī)(100)的轉(zhuǎn)子葉片(101)，以有助于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片(101)的傾斜角。
文檔編號F03D7/04GK101603500SQ20091014938
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者A·辛普森, C·溫斯洛, C·黑爾特爾, R·M·勒克萊爾, S·赫爾, T·梅德 申請人:通用電氣公司