DE102011116551A1 - Method for measuring deformation of rotor blade of wind-power plant, involves determining frequency range of mechanical natural oscillation of position detection device, and determining deformation of blade based on frequency range - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Verformung eines Rotorblattes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Einrichtung zur Messung der Verformung eines Rotorblattes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10 und eine Windkraftanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.The present invention relates to a method for measuring the deformation of a rotor blade according to the preamble of claim 1, a device for measuring the deformation of a rotor blade according to the preamble of
Windkraftanlagen werden zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie eingesetzt. Hierzu weisen diese einen Rotor mit mehreren Rotorblättern auf die an einer Nabe des Rotors befestigt sind. Derartige Rotorblätter unterliegen hohen Belastungen aufgrund der auf diese wirkende Windkraft sowie im geringeren Umfang auch der auf sie wirkenden Zentripetalbeschleunigung. Die Rotorblätter sind im Allgemeinen aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt und werden bei großen Windgeschwindigkeiten stark verformt. Hierdurch kann die mechanische Werkstoffstruktur des Rotorblattes beschädigt werden. Des Weiteren kann ein gebogenes Rotorblatt auch an einem Turm der Windkraftanlage anschlagen, so dass das Rotorblatt bricht oder sogar die ganze Anlage zerstört wird.Wind turbines are used to convert wind energy into electrical energy. For this purpose, they have a rotor with a plurality of rotor blades which are fastened to a hub of the rotor. Such rotor blades are subject to high loads due to the wind force acting on them and, to a lesser extent, also the centripetal acceleration acting on them. The rotor blades are generally made of fiber-reinforced plastics and are strongly deformed at high wind speeds. As a result, the mechanical material structure of the rotor blade can be damaged. Furthermore, a bent rotor blade can also hit a tower of the wind turbine, so that the rotor blade breaks or even the whole system is destroyed.
Es ist daher bekannt, die Verformung, insbesondere die Biegung, des Rotorblattes zu überwachen, um bei zu hohen Belastungen durch Verstellung des Anstellwinkels des Rotorblattes die Belastung verringern zu können. Bei hohen Windgeschwindigkeiten muss die Windkraftanlage abgeschaltet werden. Ferner wird die Verformung auch in Abhängigkeit von der Zeit erfasst, so dass dadurch eine mechanische Eigenschwingung des Rotorblattes erfasst wird. Derartige Eigenschwingungen des Rotorblattes weisen eine bestimmte charakteristische Frequenz auf. Mechanische Schäden am Rotorblatt oder Eisablagerungen außenseitig auf dem Rotorblatt führen zu einer Veränderung der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblattes, d. h. des Frequenzbereiches der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblattes. Aus diesem Grund können durch eine Überwachung der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblattes mechanische Schäden am Rotorblatt und Eisablagerungen am Rotorblatt erkannt werden. Bei mechanischen Beschädigungen oder Eisablagerungen am Rotorblatt ist es im Allgemeinen erforderlich, die Windkraftanlage aus Sicherheitsgründen oder zur Abwendung von Schäden abzuschalten.It is therefore known to monitor the deformation, in particular the bending, of the rotor blade in order to be able to reduce the load at too high loads by adjusting the angle of attack of the rotor blade. At high wind speeds, the wind turbine must be switched off. Furthermore, the deformation is also detected as a function of time, so that thereby a mechanical natural vibration of the rotor blade is detected. Such natural oscillations of the rotor blade have a certain characteristic frequency. Mechanical damage to the rotor blade or ice deposits on the outside of the rotor blade lead to a change in the mechanical vibration of the rotor blade, d. H. the frequency range of the mechanical natural vibration of the rotor blade. For this reason, mechanical damage to the rotor blade and ice deposits on the rotor blade can be detected by monitoring the mechanical self-oscillation of the rotor blade. In the case of mechanical damage or ice deposits on the rotor blade, it is generally necessary to switch off the wind turbine for safety reasons or to avert damage.
Die
Die
Die Positionserfassungseinrichtung, beispielsweise die Sende-/Empfängereinheit oder die elektronische Kamera und der Matrixsensor, werden im Allgemeinen im Bereich des proximalen Endes des Rotors befestigt, z. B. an einem sogenannten Schott. Das Rotorblatt ist überwiegend in der Form einer Blattstruktur ausgebildet und weist lediglich im Bereich der Befestigung an der Nabe eine im Querschnitt zylindrische Form auf. Dieser zylindrische Abschnitt des Rotorblattes ist an einem zylindrischen Flansch der Nabe befestigt, z. B. angeschraubt. Der Schott an dem Rotorblatt soll verhindern, dass sich größere Mengen von Wasser oder herumliegende Teile zu der Nabe des Rotors vordringen und so mechanische Schäden an der Nabe verursachen.The position detection device, for example the transceiver unit or the electronic camera and the matrix sensor, are generally fastened in the region of the proximal end of the rotor, eg. B. at a so-called bulkhead. The rotor blade is formed predominantly in the form of a sheet structure and has only in the region of the attachment to the hub on a cylindrical cross-sectional shape. This cylindrical portion of the rotor blade is attached to a cylindrical flange of the hub, z. B. screwed. The bulkhead on the rotor blade is intended to prevent larger amounts of water or surrounding parts from penetrating the hub of the rotor causing mechanical damage to the hub.
Die Messung der Verformung des Rotorblattes basiert darauf, dass eine Winkeländerung zwischen der Positionserfassungseinrichtung an dem Schott und der Positionsmarkierung in einem ausreichenden Abstand zu der Positionserfassungseinrichtung innerhalb des Rotorblattes erfasst wird. Dabei treten an dem Schott aufgrund der von dem Rotorblatt auf die Nabe zu übertragenden Kräfte, aerodynamische Anregung oder Übertragung von Vibrationen von der Anlage mechanische Eigenschwingungen des Schottes in einem Frequenzbereich deutlich grösser als der Drehfrequenz auf. Modellhaft handelt sich hier beispielsweise um Eigenschwingungen von Membranen oder Platten. Derartige Eigenschwingungen des Schottes führen ebenfalls zu Eigenschwingungen der Positionserfassungseinrichtung, so dass dadurch die Messergebnisse für die Betriebs-Positionen der Positionsmarkierung verfälscht werden, weil lediglich eine Winkeländerung bezüglich der Positionsmarkierung gemessen wird. Dadurch treten Messfehler auf, die die Genauigkeit der Erfassung der Betriebs-Positionen der Positionsmarkierungen an dem Rotorblatt verfälschen. Die Positionserfassungseinrichtung ist an dem Schott (auch Plattform genannt) befestigt, so dass dadurch mechanische Eigenschwingungen des Schottes zu im Wesentlichen den gleichen mechanischen Eigenschwingungen der Positionserfassungseinrichtung führen.The measurement of the deformation of the rotor blade is based on detecting an angle change between the position detection device on the bulkhead and the position marking at a sufficient distance from the position detection device within the rotor blade. Due to the forces to be transmitted to the hub by the rotor blade, aerodynamic excitation or transmission of vibrations from the system, mechanical vibrations of the bulkhead occur in a frequency range significantly greater than the rotational frequency. Exemplary here are, for example, natural oscillations of membranes or plates. Such natural vibrations of the bulkhead also lead to natural oscillations of the position detection device, thereby falsifying the measurement results for the operating positions of the position marking, because only an angle change with respect to the position marking is measured. As a result, measurement errors occur that falsify the accuracy of detecting the operating positions of the position marks on the rotor blade. The Position detection device is attached to the bulkhead (also called platform), so that thereby mechanical vibrations of the bulkhead lead to substantially the same mechanical oscillations of the position detection device.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Messung der Verformung eines Rotorblattes, eine Einrichtung zur Messung der Verformung eines Rotorblattes und eine Windkraftanlage zur Verfügung zu stellen, bei der die Verformung des Rotorblattes mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a method for measuring the deformation of a rotor blade, a device for measuring the deformation of a rotor blade and a wind turbine, in which the deformation of the rotor blade can be measured with high accuracy.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Messung der Verformung eines Rotorblattes, insbesondere eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, mit den Schritten: Erfassen einer Ausgangs-Position wenigstens einer Positionsmarkierung an dem Rotorblatt mit einer Positionserfassungseinrichtung; Erfassen wenigstens einer Betriebs-Position, vorzugsweise mehrerer Betriebs-Positionen, der wenigstens einen Positionsmarkierung an dem Rotorblatt mit der Positionserfassungseinrichtung; Bestimmen der Verformung des Rotorblattes mittels der Differenz zwischen der Ausgangs-Position und der wenigstens einen Betriebs-Position der wenigstens einen Positionsmarkierung, wobei wenigstens ein Frequenzbereich einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung bestimmt oder erfasst wird und bei der Bestimmung der Verformung des Rotorblattes berücksichtigt wird.This object is achieved with a method for measuring the deformation of a rotor blade, in particular a rotor blade of a wind turbine, comprising the steps of: detecting an output position of at least one position marker on the rotor blade with a position detection device; Detecting at least one operating position, preferably a plurality of operating positions, the at least one position mark on the rotor blade with the position detecting means; Determining the deformation of the rotor blade by means of the difference between the output position and the at least one operating position of the at least one position marker, wherein at least one frequency range of a mechanical natural vibration of the position detection device is determined or detected and taken into account in the determination of the deformation of the rotor blade.
Messfehler der Positionserfassungseinrichtungen aufgrund einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung können dadurch wesentlich reduziert werden, weil die mechanischen Eigenschwingungen der Positionserfassungseinrichtung mitberücksichtigt werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Bestimmung der Verformung des Rotorblattes erhöht werden.Measuring errors of the position detection devices due to a mechanical natural vibration of the position detection device can thereby be substantially reduced, because the mechanical oscillations of the position detection device are taken into account. Thereby, the accuracy of the determination of the deformation of the rotor blade can be increased.
Insbesondere wird bei der Bestimmung der Verformung des Rotorblattes die aufgrund der mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung auftretende Verfälschung der Erfassung der wenigstens einen Betriebs-Position der wenigstens einen Positionsmarkierung wenigstens teilweise korrigiert wird, indem der wenigstens eine Frequenzbereich der mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung wenigstens teilweise heraus gefiltert wird.In particular, when determining the deformation of the rotor blade, the falsification of the detection of the at least one operating position of the at least one position marking due to the mechanical self-oscillation of the position detection device is at least partially corrected by at least partially filtering out the at least one frequency range of the mechanical self-oscillation of the position detection device ,
Dadurch kann der hieraus resultierende Messfehler der Positionserfassungseinrichtung bzw. der Einrichtung aufgrund einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung wenigstens teilweise unterdrückt werden.As a result, the resulting measurement error of the position detection device or the device due to a mechanical natural vibration of the position detection device can be at least partially suppressed.
Beispielsweise liegt die Frequenz der mechanischen Eigenschwingung des Schottes im Bereich zwischen 20 und 500 Hz und die Frequenz der relevanten mechanischen Eigenschwingungen des Rotorblattes zwischen 0,5 und 20 Hz. Erfasst die Positionserfassungseinrichtung Verformungen, insbesondere Eigenschwingungen, mit einem Frequenzbereich zwischen z. B. 20 und 500 Hz, werden diese Frequenzbereiche oder wird dieser wenigstens eine Frequenzbereich von einer Recheneinheit herausgefiltert, so dass Messfehler aufgrund einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung korrigiert werden kann.For example, the frequency of the mechanical self-oscillation of the bulkhead in the range between 20 and 500 Hz and the frequency of the relevant mechanical oscillations of the rotor blade between 0.5 and 20 Hz. Detects the position detection device deformations, in particular natural oscillations, with a frequency range between z. B. 20 and 500 Hz, these frequency ranges or this at least one frequency range is filtered out by a computing unit, so that measurement errors due to a mechanical natural vibration of the position detection device can be corrected.
In einer weiteren Ausgestaltung wird wenigstens ein Frequenzbereich einer mechanischen Eigenschwingung des Rotorblatts bestimmt oder erfasst, um die Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung in Abhängigkeit der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblatts zu bestimmen und bei der Bestimmung der Verformung des Rotorblattes zu berücksichtigen.In a further refinement, at least one frequency range of a mechanical natural vibration of the rotor blade is determined or detected in order to determine the natural vibration of the position detection device as a function of the mechanical self-oscillation of the rotor blade and to take it into account when determining the deformation of the rotor blade.
Wird andererseits bei der Bestimmung der Verformung des Rotorblattes nur wenigstens ein Frequenzbereich der mechanischen Eigenschwingungen des Rotorblattes, der beispielsweise eine Frequenz zwischen 0,5 und 20 Hz, aufweist, berücksichtigt, werden nur mechanische Eigenschwingungen, welche von der Positionserfassungseinrichtung erfasst werden, im Bereich zwischen 0,5 und 20 Hz zur Bestimmung der Verformung verwendet, d. h. ein Frequenzbereich von mehr als 20 Hz wird nicht zur Bestimmung bzw. Berechnung der Verformung verwendet. Das Rotorblatt kann dabei auch sogenannte Schwingungsmoden als Eigenschwingungen aufweisen, die ein ganzzahliges Vielfaches des Frequenzbereiches von z. B. 0,5 bis 20 Hz betrifft. Beispielsweise können dadurch auch mechanische Eigenschwingungen von 0,5 bis 100 Hz an dem Rotorblatt auftreten. Bei derartigen Überlagerungen zwischen dem Frequenzbereich des Rotorblattes (z. B. 0,5 bis 100 Hz) und des Schottes (z. B. 20 bis 500 Hz) werden dadurch in diesem überlappenden Bereiche (z. B. 20 bis 100 Hz) einzelne Harmonische, welche die Frequenz des Rotorblattes betreffen, nicht berücksichtigt. Dadurch wird ein Teil der mechanischen Schwingungen des Rotorblattes nicht berücksichtigt, jedoch ist die hieraus resultierende Verfälschung der Messergebnisse nicht wesentlich.If, on the other hand, only at least one frequency range of the mechanical oscillations of the rotor blade, which has a frequency between 0.5 and 20 Hz, for example, is taken into account in the determination of the deformation of the rotor blade, only mechanical natural oscillations detected by the position detection device will be in the range between 0.5 and 20 Hz used to determine the deformation, d. H. a frequency range greater than 20 Hz is not used to determine deformation. The rotor blade can also have so-called vibration modes as natural oscillations, which is an integer multiple of the frequency range of z. B. 0.5 to 20 Hz is concerned. For example, mechanical self-oscillations of 0.5 to 100 Hz can thereby also occur on the rotor blade. In the case of such superimpositions between the frequency range of the rotor blade (for example 0.5 to 100 Hz) and the bulkhead (eg 20 to 500 Hz), individual ones thereby become individual in this overlapping region (eg 20 to 100 Hz) Harmonic, which affect the frequency of the rotor blade, not taken into account. As a result, a part of the mechanical vibrations of the rotor blade is not taken into account, but the resulting falsification of the measurement results is not essential.
Es können auch mehrere Positionserfassungseinrichtungen entlang der Längsrichtung des Rotorblatts vorgesehen sein, wobei die mechanischen Eigenschwingungen der mehreren Positionserfassungseinrichtungen bestimmt oder erfasst werden. Die mechanischen Eigenschwingungen der mehreren Positionserfassungseinrichtungen können dann wiederum in einer Auswerteeinheit ausgewertet werden, insbesondere kann ein Vergleich von den einzelnen Werten durchgeführt werden.It is also possible to provide a plurality of position detection devices along the longitudinal direction of the rotor blade, with the mechanical natural oscillations of the plurality of position detection devices being determined or detected. The mechanical natural vibrations of the plurality of position detection devices can then turn in an evaluation unit In particular, a comparison of the individual values can be carried out.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wenigstens ein Frequenzbereich einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung in einer Lernphase außerhalb des Betriebes der Windkraftanlage und/oder während einer Betriebsphase der Windkraftanlage bestimmt oder erfasst werden.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, at least one frequency range of a mechanical natural vibration of the position detection device in a learning phase outside the operation of the wind turbine and / or during an operating phase of the wind turbine can be determined or detected.
Außerhalb des Betriebes der Windkraftanlage wird beispielsweise auf die Nabe oder das Rotorblatt mit einem Hammer eine Kraft aufgebracht, so dass dadurch der Rotor insbesondere das Schott, zu einer mechanischen Eigenschwingung angeregt wird und anschließend die Frequenz dieser mechanischen Eigenschwingung gemessen wird.Outside the operation of the wind turbine, for example, a force is applied to the hub or the rotor blade with a hammer, so that thereby the rotor, in particular the bulkhead, is excited to a mechanical natural vibration and then the frequency of this mechanical natural vibration is measured.
Alternativ oder Kumulativ kann wenigstens ein Frequenzbereich einer mechanischen Eigenschwingung des Rotorblatts in einer Lernphase außerhalb des Betriebes der Windkraftanlage und/oder während einer Betriebsphase der Windkraftanlage bestimmt oder erfasst werden.Alternatively or cumulatively, at least one frequency range of a mechanical natural vibration of the rotor blade can be determined or detected in a learning phase outside the operation of the wind turbine and / or during an operating phase of the wind turbine.
Abweichend oder ergänzend hierzu kann an der Positionserfassungseinrichtung oder dem Schott auch ein Schwingungssensor angebracht werden und während des Betriebes der Windkraftanlage wird mit dem Schwingungssensor der wenigstens eine Frequenzbereich der mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung gemessen und anschließend bei der Auswertung der Messergebnisse der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt. Die mechanische Eigenschwingung des Rotorblattes kann entweder durch Schwingungssensoren an dem Rotorblatt erfasst werden oder aufgrund von Messungen der Positionserfassungseinrichtung werden die mechanischen Eigenschwingungen, d. h. der wenigstens eine Frequenzbereich, des Rotorblattes während der Betriebsphase bestimmt.By way of derogation or in addition to this, a vibration sensor can also be attached to the position detection device or bulkhead, and during the operation of the wind power plant the at least one frequency range of the mechanical natural vibration of the position detection device is measured with the vibration sensor and subsequently taken into account in the evaluation of the measurement results of the position detection device. The mechanical self-oscillation of the rotor blade can be detected either by vibration sensors on the rotor blade or due to measurements of the position detection device, the mechanical natural vibrations, d. H. the at least one frequency range of the rotor blade determined during the operating phase.
Eine Erfassung des einen Frequenzbereiches einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung und/oder des einen Frequenzbereiches der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblatts kann also grundsätzlich mit einem Schwingungssensor und/oder Drehratensensor erfolgen. Die mechanische Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung kann aber auch über die Erfassung der mechanischen Eigenschwingung des Rotorblatts erfolgen.A detection of the one frequency range of a mechanical natural vibration of the position detection device and / or the one frequency range of the mechanical natural vibration of the rotor blade can therefore basically be carried out with a vibration sensor and / or yaw rate sensor. The mechanical natural vibration of the position detection device can also be done via the detection of the mechanical vibration of the rotor blade.
In einer ergänzenden Ausführungsform kann die mechanische Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung von einem Abschnitt des Rotorblatts bedingt sein. Hierbei ist der Abschnitt des Rotorblatts, welcher die mechanische Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung bedingt, ein Schott oder eine Nabe des Rotors. Die Positionserfassungseinrichtung ist an dem Schott befestigt, so dass die Positionserfassungseinrichtung eine mechanische Eigenschwingung des Schottes mit ausführt. Die mechanische Eigenfrequenz des Schottes entspricht somit im Wesentlichen der mechanischen Eigenfrequenz der Positionserfassungseinrichtung.In a supplementary embodiment, the mechanical natural vibration of the position detection device may be due to a portion of the rotor blade. Here, the portion of the rotor blade, which causes the mechanical natural vibration of the position detection device, a bulkhead or a hub of the rotor. The position detection device is attached to the bulkhead, so that the position detection device carries out a mechanical self-oscillation of the bulkhead. The mechanical natural frequency of the bulkhead thus substantially corresponds to the mechanical natural frequency of the position detection device.
Zweckmäßig weist der Abschnitt des Rotors, insbesondere das Schott, die Eigenfrequenz als schwingende Membran auf und die Eigenfrequenz des Abschnittes des Rotors wird mittelbar oder unmittelbar auf die Positionserfassungseinrichtung übertragen.Suitably, the section of the rotor, in particular the bulkhead, the natural frequency as a vibrating diaphragm and the natural frequency of the portion of the rotor is transmitted directly or indirectly to the position detection device.
Ferner sieht die Erfindung eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der Verformung eines Rotorblattes, insbesondere eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, vor, die folgendes umfasst:
wenigstens eine Positionsmarkierung an dem Rotorblatt, eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausgangs-Position und wenigstens einer Betriebs-Position der wenigstens einen Positionsmarkierung, ein Mittel zur Bestimmung oder Erfassung eines Frequenzbereiches einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung und eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Verformung des Rotorblattes aus einer Differenz zwischen der Ausgangs-Position und der wenigstens einen Betriebs-Position der wenigstens einen Positionsmarkierung und dem Frequenzbereich der mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung.Furthermore, the invention provides a device according to the invention for measuring the deformation of a rotor blade, in particular a rotor blade of a wind turbine, comprising:
at least one position marking on the rotor blade, a position detection device for detecting an output position and at least one operating position of the at least one position marking, a means for determining or detecting a frequency range of a mechanical natural vibration of the position detection device and an evaluation unit for determining the deformation of the rotor blade from a Difference between the output position and the at least one operating position of the at least one position marker and the frequency range of the mechanical natural vibration of the position detection device.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Einrichtung eine Recheneinheit. Zweckmäßig umfasst die Einrichtung eine Speichereinheit zum Speichern von Daten. Das Mittel zur Bestimmung oder Erfassung eines Frequenzbereiches einer mechanischen Eigenschwingung der Positionserfassungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise als Schwingungssensor und/oder Drehratensensor ausgeführt. Die Auswerteeinheit kann in der Positionserfassungseinrichtung integriert sein. Alternativ ist die Auswerteeinheit außerhalb der Positionserfassungseinrichtung angeordnet.In a further embodiment, the device comprises a computing unit. Suitably, the device comprises a memory unit for storing data. The means for determining or detecting a frequency range of a mechanical natural vibration of the position detection device is designed in an advantageous manner as a vibration sensor and / or rotation rate sensor. The evaluation unit can be integrated in the position detection device. Alternatively, the evaluation unit is arranged outside the position detection device.
Ferner sieht die Erfindung eine Windkraftanlage umfassend einen Rotor mit Rotorblättern und einer Nabe, ein Lager für den Rotor, ein Getriebe, einen Generator, eine Einrichtung zur Messung der Verformung wenigstens eines Rotorblattes, wobei die Einrichtung als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Einrichtung ausgebildet ist und/oder ein von der Windkraftanlage ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.The invention further provides a wind turbine comprising a rotor with rotor blades and a hub, a bearing for the rotor, a gear, a generator, a device for measuring the deformation of at least one rotor blade, wherein the device is designed as a device described in this patent application and / or a method described by the wind turbine in this patent application is executable.
Die Positionserfassungseinrichtung kann hierbei mittelbar oder unmittelbar an einem Schott (der sog. Plattform und/oder einem Flansch und/oder einem Blattlager und/oder einer Nabe des Rotors befestigt sein. In this case, the position detection device can be attached directly or indirectly to a bulkhead (the so-called platform and / or a flange and / or a blade bearing and / or a hub of the rotor.
Die wenigstens eine Positionsmarkierung kann innerhalb des wenigstens einen Rotorblattes und/oder in einem radialen Abstand zu der Positionserfassungseinrichtung nach außen bezüglich einer Rotationsachse des Rotors, an dem wenigstens einen Rotorblatt befestigt sein.The at least one position marking may be fastened to the at least one rotor blade within the at least one rotor blade and / or at a radial distance to the position detection device with respect to an axis of rotation of the rotor.
Zweckmäßig besteht das Rotorblatt wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall und/oder, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoff.The rotor blade expediently consists at least partially, in particular completely, of metal and / or, preferably fiber-reinforced, plastic.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist die Positionserfassungseinrichtung, insbesondere ein Sender oder ein Empfänger, Mittel zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Übertragung von Messsignalen oder Daten auf. Es ist somit nicht erforderlich, Kabel bei einer drahtlosen Übertragung von der Positionserfassungseinrichtung zu einer Recheneinheit vorzusehen.In an additional embodiment, the position detection device, in particular a transmitter or a receiver, has means for wireless and / or wired transmission of measurement signals or data. It is therefore not necessary to provide cables in a wireless transmission from the position detection device to a computing unit.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist die Einrichtung, insbesondere die Positionserfassungseinrichtung, Mittel zur Stromerzeugung auf, um sich selbst mit Energie zu versorgen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Systeme nach dem Prinzip des ”Energy Harvesting”, z. B. piezoelektrische Systeme oder um photoelektrische Systeme mit Photozellen.In an additional embodiment, the device, in particular the position detection device, means for generating electricity to provide itself with energy. For example, these are systems based on the principle of "Energy Harvesting", z. As piezoelectric systems or photoelectric systems with photocells.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Positionsmarkierung als eine Lichtquelle ausgebildet, die vorzugsweise Mittel zur Stromerzeugung aufweist.In an additional embodiment, the at least one position marking is designed as a light source, which preferably has means for generating electricity.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Eine in
Damit die Recheneinheit
In
In
In
Aufgrund der von dem Rotorblatt
In
Ferner kann auch die mechanische Eigenschwingung des Rotorblattes
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung der Verformung des Rotorblattes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einrichtung zur Messung der Verformung eines RotorblattesDevice for measuring the deformation of a rotor blade
- 22
- Rotorblattrotor blade
- 33
- Sendertransmitter
- 44
- Empfängerreceiver
- 55
- Retroreflektorretroreflector
- 66
- Ausgangs-Position des ReflektorsOutput position of the reflector
- 77
- Betriebs-Position des ReflektorsOperating position of the reflector
- 88th
- Reflexionswinkelangle of reflection
- 99
- Linselens
- 1010
- Position der Abbildung des Retroreflektors in der Ausgangs-PositionPosition of the image of the retroreflector in the home position
- 1111
- Position der Abbildung des Retroreflektors in der Betriebs-PositionPosition of the image of the retroreflector in the operating position
- 1212
- Messbereich, LichtkegelMeasuring range, light cone
- 1313
- Nabehub
- 1414
- Schottbulkhead
- 1515
- Pfeil, WinkelverdrehungArrow, angular rotation
- 1616
- PositionserfassungseinrichtungPosition detection device
- 1717
- Positionsmarkierunglocation marker
- 1818
- Flanschflange
- 1919
- Rotationsachse des RotorsRotation axis of the rotor
- 2020
- Abschnitt des Rotors mit größerem Abstand zu RotationsachseSection of the rotor at a greater distance from the axis of rotation
- 2121
- Abschnitt des Rotors mit kleinerem oder gleichem Abstand zu Rotationsachse (Nummerierung!)Section of the rotor with a smaller or equal distance to the rotation axis (numbering!)
- 2222
- Schwingungssensorvibration sensor
- 2323
- WindkraftanlageWind turbine
- 2424
- Getriebetransmission
- 2525
- Generatorgenerator
- 2626
- Wellewave
- 2727
- Gondelgondola
- 2828
- Turmtower
- 2929
- Recheneinheitcomputer unit
- 3030
- Rotorrotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009007938 A1 [0005] DE 102009007938 A1 [0005]
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