CN102297098B - 用于风力涡轮机检查的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于风力涡轮机检查的系统和方法。公开了一种用于检查风力涡轮机(10)的痕迹(50)的系统和方法。该方法包括在风力涡轮机(10)的塔架(12)上提供检查系统(100)，检查系统(100)包括爬升装置(102)和检查装置(104)，爬升装置(102)包括构造成接合塔架(12)的牵引设备(106)和构造成驱动爬升装置(102)的驱动机构(108)。该方法进一步包括：使风力涡轮机(10)的转子叶片(22)旋转，使得转子叶片(22)大致平行于和紧邻塔架(12)；操作检查系统(100)而使其在塔架(12)上来回移动；以及操作检查系统(100)来检查转子叶片(22)的痕迹(50)。
Description
技术领域
本公开大体涉及风力涡轮机，并且更具体而言涉及用于检查风力涡轮机的系统和方法。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一，而且风力涡轮机也已经在这方面受到了越来越多的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼片原理来捕捉风的动能。转子叶片将动能转换成旋转能的形式，以便使将转子叶片联接到齿轮箱上(或者如果没有使用齿轮箱，则直接联接到发电机上)的轴转动。发电机然后将机械能转换成电能，电能可调度到公用电网。
风力涡轮机的检查(尤其是风力涡轮机转子叶片的检查)对于风力涡轮机的正在进行的操作来说是至关重要的。目前用于检查风力涡轮机的系统和方法包括使用望远镜人工地检查风力涡轮机转子叶片的裂缝、腐蚀、结垢或其它潜在缺陷，这些称为痕迹。典型地，检查员会把望远镜安装成距风力涡轮机一定距离，而且会人工地使用望远镜来以视觉的方式检查风力涡轮机转子叶片的痕迹。此检查过程具有许多缺点。例如，距一定距离人工地检查转子叶片会使该过程受人为误差的影响，即，检查员可能没有检测到痕迹，或者检查员可能在检查转子叶片时变得迷惑，并且提供不准确的信息。另外，仅可在最佳环境状况期间对转子叶片进行人工检查。例如，不可在晚上期间或在多云、下雨或别的不够理想的天气时对风力涡轮机进行人工检查，而且仅可在存在恰当的入射光而非强光或阴暗的白天期间对风力涡轮机进行人工检查。因此，目前用于风力涡轮机检查的系统和方法是相对不准确、慢且效率低下的。
因此，存在对用于检查风力涡轮机的、消除或减少相关联的人为误差的系统和方法的需要。另外，可在许多种环境状况下执行的检查系统和方法将是合乎需要的。此外，存在对用于检查风力涡轮机的相对迅速和高效的系统和方法的需要。
发明内容
将在以下描述中对本发明的各方面和优点部分地进行阐述，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
在一个实施例中，公开了一种用于检查风力涡轮机的痕迹的方法。该方法包括在风力涡轮机的塔架上提供检查系统，检查系统包括爬升装置和检查装置，爬升装置包括构造成接合塔架的牵引设备和构造成驱动爬升装置的驱动机构。该方法进一步包括：使风力涡轮机的转子叶片旋转，使得转子叶片大致平行于和紧邻塔架；操作检查系统而使其在塔架上来回移动(traverse)；以及操作检查系统来检查转子叶片的痕迹。
在另一个实施例中，公开了一种检查风力涡轮机的痕迹的检查系统。该检查系统包括构造成在风力涡轮机的塔架上来回移动的爬升装置，爬升装置包括构造成接合塔架的牵引设备和构造成驱动该爬升装置的驱动机构。检查系统进一步包括连接到爬升装置上且构造成检查风力涡轮机的转子叶片的痕迹的检查装置。
参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在此说明书中且构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来阐明本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员作出的本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书对附图进行了参照，其中：
图1是示例性风力涡轮机的透视图；
图2是本公开的检查系统的一个实施例的侧视图；以及
图3是本公开的检查系统的另一个实施例的侧视图。
部件列表
10风力涡轮机
12塔架
14支承表面
16机舱
18转子
20可旋转轮毂
22转子叶片
24叶根部分
26载荷传递区域
28风的方向
30旋转轴线
32桨距调节系统
34变桨轴线
36控制系统
38偏转轴线
40处理器
50痕迹
100检查系统
102爬升装置
104检查装置
106牵引设备
108驱动机构
110处理器
120测量设备
122激光器
124端点
126处理器
130定位设备
132计量装置
134GPS装置
135发送器
136接收器
138处理器
140实时成像设备
142摄像机
144接收器
146处理器
150栅格化设备
154栅格化软件
156处理器
160成像分析设备
164成像分析软件
166机器视觉软件
168处理器
170安全装置
172弹簧平衡器
174处理器
180光源
182处理器
具体实施方式
现在将对本发明的实施例进行详细参照，实施例的一个或多个实例在图中示出。各个实例是以阐明本发明而非限制本发明的方式提供的。实际上，对本领域技术人员显而易见的将是，可在本发明中进行各种修改和改变，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，意图的是本发明覆盖在所附权利要求书及其等效物的范围内的这种修改和变化。
图1是一个示例性风力涡轮机10的透视图。在该示例性实施例中，风力涡轮机10是水平轴风力涡轮机。备选地，风力涡轮机10可为竖直轴风力涡轮机。在该示例性实施例中，风力涡轮机10包括从支承表面14(例如地面或平台或地基)延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16，以及联接到机舱16上的转子18。转子18包括可旋转轮毂20和联接到轮毂20上且自轮毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。在该示例性实施例中，转子18具有三个转子叶片22。在一个备选实施例中，转子18包括不止三个或不到三个转子叶片22。在该示例性实施例中，塔架12由管状钢材制成，以在支承表面14和机舱16之间限定腔体(在图1中未示出)。在一个备选实施例中，塔架12是具有任何适当的高度的任何适当类型的塔架。
转子叶片22在轮毂20的周围隔开，以有利于使转子18旋转，以使得能够使动能从风中转换成可用的机械能，并且随后转换成电能。通过在多个载荷传递区域26处将叶根部分24联接到轮毂20上来将转子叶片22匹配到轮毂20上。载荷传递区域26具有轮毂载荷传递区域和叶片载荷传递区域(两者在图1中均未示出)。对转子叶片22引起的载荷通过载荷传递区域26传递到轮毂20。在一个实施例中，转子叶片22具有范围为从约15米(m)至约91m的长度。备选地，转子叶片22可具有使得风力涡轮机10能够如本文描述的那样起作用的任何适当的长度。例如，叶片长度的其它非限制性实例包括10m或更少、20m、37m，或大于91m的长度。当风从方向28撞击转子叶片22时，转子18绕着旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转且经受离心力时，转子叶片22还经受各种力和力矩。因而，转子叶片22可从中性的或非偏转的位置偏转和/或旋转到偏转位置。此外，可通过桨距调节系统32来改变转子叶片22的桨距角或叶片桨距(即确定转子叶片22相对于风的方向28的投影的角)，以通过调节至少一个转子叶片22相对于风矢量的角位置来控制风力涡轮机10产生的负荷和功率。显示了转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮机10的运行期间，桨距调节系统32可改变转子叶片22的叶片桨距，使得转子叶片22运动到顺桨位置，使得至少一个转子叶片22相对于风矢量的投影提供将定向成朝向风矢量的转子叶片22的最小表面积，这有利于降低转子18的旋转速度和/或有利于使转子18失速。
在该示例性实施例中，各个转子叶片22的叶片桨距由控制系统36单独控制。备选地，所有转子叶片22的叶片桨距可由控制系统36同时控制。另外，在该示例性实施例中，当方向28改变时，可绕着偏转轴线38来控制机舱16的偏转方向，以相对于方向28来定位转子叶片22。
在该示例性实施例中，控制系统36显示为在机舱16内居中，但是，控制系统36可为在风力涡轮机10中的各处、在支承表面14上、在风场内和/或在远程控制中心处的分布式系统。控制系统36包括构造成执行本文描述的方法和/或步骤的处理器40。另外，本文描述的许多其它构件包括处理器。如本文所用，术语“处理器”不限于在本领域中称为计算机的集成电路，而是宽泛地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程的电路，而且在本文中可互换地使用这些用语。应当理解，处理器和/或控制系统还可包括存储器、输入通道和/或输出通道。
本公开的风力涡轮机10可在制造、组装、运行或其它期间引起各种痕迹50。痕迹50可为例如裂缝、腐蚀、结垢或风力涡轮机10中(例如在转子叶片22、塔架12或风力涡轮机10的其它构件中)的其它缺陷。如果没有被识别和修复，痕迹50可损害风力涡轮机10的各种构件，或者使它们故障。例如，在一些情况下，可能需要在转子叶片22的高载荷区域中的痕迹50增长到长度超过大致50毫米(“mm”)之前对其进行修复，同时可能需要在转子叶片22的低载荷区域中的痕迹50增长到长度超过大致3米(“m”)之前对其进行修复。
因此，现在参照图2和3，可提供一种检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50。例如，检查系统100可包括爬升装置102和检查装置104。检查系统100可执行各种各样的任务，以对风力涡轮机10提供迅速、高效、准确的检查。
爬升装置102可构造成在风力涡轮机10上来回移动。例如，在一个实施例中，爬升装置102可构造成在风力涡轮机10的塔架12上来回移动。备选地，爬升装置102可构造成在转子叶片22或风力涡轮机10的任何其它构件上来回移动。爬升装置102可包括牵引设备106。牵引设备106可构造成接合风力涡轮机10，例如塔架12、转子叶片22或风力涡轮机10的任何其它构件。例如，牵引设备106可为在爬升装置102和爬升装置102在其上来回移动的风力涡轮机10的构件(例如塔架12)之间提供吸力、真空或负压力的吸力或真空设备。备选地，牵引设备106可为磁体设备或在爬升装置102和爬升装置102在其上来回移动的风力涡轮机10的构件之间供应和保持牵引的其它牵引设备。
爬升装置102可进一步包括驱动机构108。驱动机构108可构造成驱动爬升装置102。例如，驱动机构108可联接到牵引设备106上，并且可驱动牵引设备106，导致爬升装置102在各种风力涡轮机10构件上来回移动。备选地，驱动机构108可不依赖于牵引设备106，并且可独立地使爬升装置102在各种风力涡轮机10构件上来回移动。驱动机构108可为例如包括马达的直接驱动机构，或者可包括齿轮箱、带、链、齿条齿轮系统或任何其它适当的传动构件。
爬升装置102可进一步包括例如功率源(未示出)，和/或用于操作爬升装置102的各种其它适当的构件或系统。
爬升装置102可进一步包括用于操作爬升装置102的处理器110。爬升装置102(例如牵引设备106、驱动机构108和/或爬升装置102的任何其它构件或系统)可通讯联接到处理器110上。爬升装置102的各种构件和处理器110的通讯联接可为通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)(实现)的，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器110可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。爬升装置102可由人类操作员通过处理器110人工地操作，或者可通过使用结合到处理器110中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
适当的爬升装置102的一个实例是由国际爬升机(INTERNATIONAL CLIMBING MACHINE)制造的爬升器。本公开的爬升装置102可如期望的那样在风力涡轮机10(例如塔架12或任何其它风力涡轮机10构件，例如转子叶片22)上来回移动，以允许检查装置104检查风力涡轮机10的痕迹50。
检查装置104可连接到爬升装置102上，并且可构造成检查风力涡轮机10(例如转子叶片22或任何其它风力涡轮机10构件，例如塔架12)的痕迹50。例如，在一个示例性实施例中，可对塔架12提供检查系统100，使得爬升装置102在塔架12上来回移动，而且可操作检查系统100来检查转子叶片22的痕迹50。可操作爬升装置102以便如检查转子叶片22所期望或需要的那样在塔架12上来回移动，同时可操作检查装置104来检查转子叶片22的痕迹50，如下文所论述。
本公开的检查装置104可包括用于检查风力涡轮机10的任何各种各样的构件或系统。例如，在示例性实施例中，检查装置104可包括各种各样的构造成检查转子叶片22的设备。
在一个示例性实施例中，检查装置104可包括例如测量设备120。测量设备120可构造成测量在风力涡轮机10上(例如在转子叶片22上)检测到的任何痕迹50的大小。例如，测量设备120可包括至少一个激光器122或多个激光器122。激光器122可对准或紧邻在风力涡轮机10上检测到的痕迹50，并且可用来测量痕迹50的大小。在一个示例性实施例中，测量设备120可包括设置成大致平行于彼此的两个激光器122。激光器122可校准成使得激光器122的端点124之间的距离是已知的。然后可通过这样来使用激光器122测量痕迹50的大小：使激光器122对准或紧邻痕迹50，并且使用端点124之间的已知距离来度量和测量痕迹50的大小。可例如在检查装置104获得(如下文所论述)的痕迹50的图像中记载(document)端点124之间的已知距离，使得可在风力涡轮机10的检查期间或之后记载、检验和记录痕迹50的大小。
应当理解，可使用任何数量的激光器122，而且如果使用不止一个激光器122，则激光器122不需要设置成平行于彼此，而是可相对于彼此具有任何定向。另外，应当理解，测量设备120不需要包括激光器122，而是相反可包括任何适当的测量装置，例如任何各种各样的光源或指示器。
测量设备120和其中的各种构件可进一步包括用于操作测量设备120的处理器126且通讯联接到处理器126上。测量设备120和处理器126的通讯联接可为通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)(实现)的，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器126可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。测量设备120可由人类操作员通过处理器126人工地操作，或者可通过使用结合到处理器126中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。另外，处理器126可包括用于执行测量设备120所需的各种计算的适当的处理设备和软件。
在一个示例性实施例中，检查装置104可包括例如定位设备130。定位设备130可构造成确定痕迹50的位置。例如，定位设备130可通过提供关于塔架12上的爬升装置102在检测到痕迹50时所处的位置的信息，以及将此信息转换成关于痕迹50的沿着转子叶片22的长度的相对位置的信息，来确定转子叶片22上的检查装置104检测到的痕迹50的位置。
在一个实施例中，例如，定位设备130可包括计量装置132。计量装置132可位于可旋转轮毂20上、地面上或任何其它风力涡轮机10构件上。计量装置132可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)或通过无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)通讯联接到爬升装置102上。计量装置132可在检查装置104检测痕迹50时指示爬升装置102距可旋转轮毂20、地面或任何其它风力涡轮机10构件的距离。此距离可与其它数据(例如塔架12的高度和转子叶片22的长度)一起使用，以计算痕迹50的沿着转子叶片22的长度的位置。
在另一个实施例中，定位设备130可包括全球定位系统(“GPS”)装置134。在一个实施例中，GPS装置134可包括至少一个位置发送器135和接收器136。在一个示例性实施例中，GPS装置134可包括三个位置发送器135和接收器136。位置发送器135可放置在地面上或塔架12或另一个风力涡轮机10构件上，而接收器136可位于爬升装置102上。位置发送器135可通过本领域中已知的GPS技术来接收位置数据，并且可将此数据发送给接收器136。在检查装置104检测痕迹50时，接收器136可用此位置数据来确定塔架12上的爬升装置102的位置，而且此位置可与其它数据(例如塔架12的高度和转子叶片22的长度)一起使用，以计算痕迹50的沿着转子叶片22的长度的位置。
备选地，GPS装置134可包括位于爬升装置102上的发送器135。位置发送器135可通过本领域中已知的GPS技术来接收位置数据，而且此数据可与其它数据(例如塔架12的高度和转子叶片22的长度)一起使用，以计算痕迹50的沿着转子叶片22的长度的位置。
可记载从定位设备130中获得的位置数据，例如记录在检查装置104获得(如下文所论述)的痕迹50的图像上，使得可在风力涡轮机10的检查期间或之后记载、检验和记录转子叶片22或其它风力涡轮机10构件上的痕迹50。
定位设备130和其中的各种构件可进一步包括用于操作定位设备130的处理器138且通讯联接到该处理器138上。定位设备130和处理器138的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器138可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。定位设备130可由人类操作员通过处理器138人工地操作，或者可通过使用结合到处理器138中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。另外，处理器138可包括用于执行定位设备130所需的各种计算的适当的处理设备和软件。
在一个示例性实施例中，检查装置104可包括例如实时成像设备140。实时成像设备140可构造成提供痕迹50的实时图像。例如，实时成像设备140可包括摄像机142，例如视频摄像机、数字摄像机、逻辑摄像机或其它适当的成像装置。摄像机142可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)或者通过无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)通讯联接到接收器144上。接收器144可为例如计算机、电视机或其它适当的屏幕、监视器或用于显示图像或视频的装置。当爬升装置102在风力涡轮机10上来回移动时，摄像机142可提供风力涡轮机10的被检查的区域(例如转子叶片22的部分)的实时图像。这些实时图像可提供给接收器144，并且可被检查系统100的人类操作员观察到和/或被记录下来。人类操作员或者备选地检测软件可如下文所论述使用实时图像来检测痕迹50。
实时成像设备140和其中的各种构件可进一步包括用于操作实时成像设备140的处理器146且通讯联接到该处理器146上。实时成像设备140和处理器146的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器146可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。实时成像设备140可由人类操作员通过处理器146人工地操作，或者可通过使用结合到处理器146中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
在一个示例性实施例中，检查装置104可包括例如栅格化设备150。栅格化设备150可构造成使风力涡轮机10(例如被检查的风力涡轮机10构件，例如转子叶片22)栅格化。例如，栅格化设备150可构造成捕捉被检查的风力涡轮机10的区域的图像，并且使这些图像栅格化。
在一个示例性实施例中，栅格化设备150可用摄像机142来捕捉被检查的风力涡轮机10的区域的图像。备选地，栅格化设备150可使用单独的摄像机或其它成像装置。摄像机142或其它摄像机或成像装置可通讯联接到栅格化软件154上，以使被检查的风力涡轮机10的区域(例如转子叶片22)的图像栅格化。任何适当的栅格化软件(例如输入图像和输出光栅图像或网格的任何软件)均可用于栅格化设备150中。适当的栅格化软件154的一个实例是RASTERVECT软件(RASTERVECT SOFTWARE)的RASTERVECT。
栅格化设备150和其中的各种构件可进一步包括用于操作栅格化设备150的处理器156且通讯联接到该处理器156上。栅格化设备150和处理器156的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器156可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。栅格化设备150可由人类操作员通过处理器156人工地操作，或者可通过使用结合到处理器156中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
在示例性实施例中，栅格化设备150可通讯联接到爬升装置102上，使得栅格化设备150可控制或指导爬升装置102在风力涡轮机10(例如塔架12)上来回移动的型式，以检查风力涡轮机10，例如转子叶片22。例如，在一个示例性实施例中，栅格化设备150可要求爬升装置102以这样的型式在塔架12上来回移动：即，使得栅格化设备150开始在转子叶片22的叶尖处记载转子叶片22的吸力侧或压力侧，以及然后大体通过转子叶片22的长度继续到转子叶片22的轮毂，记录转子叶片22的宽度的至少一部分，以及然后通过运行经过限定转子叶片22的最大弦宽的点而返回继续朝向叶尖，记录转子叶片22的宽度的剩余部分。但是，在其它实施例中，栅格化设备150可使用在栅格化技术中已知的任何型式(包括笔直的、弯曲或“之”字型式)来记载转子叶片22的任何部分。
在一个示例性实施例中，检查装置104可包括例如成像分析设备160。成像分析设备160可构造成捕捉痕迹50的图像和增强痕迹50的图像。例如，成像分析设备160可使用摄像机142或单独摄像机或其它成像装置来捕捉在风力涡轮机10的检查期间发现的痕迹50的图像。摄像机142或其它摄像机或成像装置可通讯联接到成像分析软件164上以增强图像。例如，成像分析软件164可构造成对图像进行调亮、调暗、改变对比度、分辨率或颜色、放大或执行任何各种各样的增强，如本领域中已知的那样。备选地，摄像机142或其它摄像机或成像装置可捕捉各个痕迹50的各种各样的图像，而且可以各种分辨率、对比度、亮度、颜色和其它可调的成像特征来捕捉图像。成像分析软件164可构造成组合图像，以产生痕迹50的适当的详细图像。适当的成像分析软件164的一个实例是ADOBE SYSTEM公司的ADOBE PHOTOSHOP。
在一些示例性实施例中，成像分析设备160可进一步构造成自动地检测痕迹50。例如，摄像机142或其它摄像机或成像装置可通讯联接到机器视觉软件166上，以自动地检测痕迹50。机器视觉软件166可监测通过摄像机142或其它摄像机或成像装置传输的图像，并且可识别图像中的痕迹50。适当的机器视觉软件166的一个实例是ROBOREALM的ROBOREALM机器人机器视觉软件。机器视觉软件166、成像分析软件164和摄像机142或其它摄像机或适当的成像装置可进一步通讯联接成使得机器视觉软件166能够指导自动检测到的痕迹50的图像的增强。
在一个实施例中，成像分析设备160(例如机器视觉软件166)可检测和使用被分析的风力涡轮机10构件上的各种区域之间(例如在转子叶片22上的各种区域之间)的对比，以自动地检测痕迹50。例如，被分析的风力涡轮机10构件上的痕迹50可变色，或可与风力涡轮机10构件的剩余部分以不同的方式反射光。因此，在痕迹50的区域中从风力涡轮机10构件反射出的颜色和/或光中将存在对比，而且成像分析设备可检测和使用这个产生的对比度。另外，当检查装置104检查风力涡轮机10时，成像分析设备160可检测对比度的持续时间，并且使用这个持续时间来计算痕迹50的大小。另外，成像分析设备160可使用对比度来检测被分析的风力涡轮机10构件的外形或轮廓。
成像分析设备160(例如机器视觉软件166)可通讯联接到爬升装置102上。因此，机器视觉软件166可能能够在机器视觉软件166被操作而检测痕迹50时操作爬升装置102而使其在风力涡轮机10上来回移动，并且可能能够操作爬升装置102而使其在检测到痕迹50时停止运动，使得可捕捉和处理痕迹50的图像。
成像分析设备160和其中的各种构件可进一步包括用于操作成像分析设备160的处理器168且通讯联接到该处理器168上。成像分析设备160和处理器168的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器168可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。成像分析设备160可由人类操作员通过处理器168人工地操作，或者可通过使用结合到处理器168中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
在一个示例性实施例中，本公开的检查系统100可包括安全装置170。安全装置170可将检查系统100连接到风力涡轮机10上。例如，安全装置170可在一端处连接到爬升装置102上。备选地，安全装置可连接到例如检查装置104的任何构件上，例如测量设备120或定位设备130。安全装置170可在另一端处进一步连接到机舱16上。备选地，安全装置170可连接到例如风力涡轮机10的任何构件上，例如塔架12。当爬升装置102在风力涡轮机10上来回移动时失去牵引且变得与风力涡轮机10脱开的情况下，安全装置170可防止爬升装置102掉到地上和受损害或坏掉。
在另外的示例性实施例中，安全装置170可构造成减小检查系统100的表观重量。例如，安全装置170可包括例如张力系统(例如弹簧张力系统)或用于抵销检查系统100的重量的平衡重。另外，在一些实施例中，当检查系统100沿着风力涡轮机10向上运动时，张力系统或平衡重可增大用来抵销检查系统100的重量而施加的力，以抵销与检查系统100相关联的任何电线、导线管或脐状线缆的重量。例如，在一个示例性实施例中，安全装置170可包括弹簧平衡器172。弹簧平衡器172可包括用于抵销检查系统100的重量的弹簧张力系统。但是，备选地，安全装置170可包括绳索和滑轮系统，有弹性的软线或橡皮软线，由电动式、液压式、气动式或其它动力源驱动的绞盘，任何轻于空气的装置(例如氦气球)，或任何其它适当的机械装置或发力器。应当理解，本公开的安全装置170不限于以上实例，而是可为适于防止检查系统100掉到地上和/或抵销检查系统100的重量的任何装置。
安全装置170和其中的各种构件可进一步包括用于操作安全装置170的处理器174且通讯联接到该处理器174上。安全装置170和处理器174的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器174可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。安全装置170可由人类操作员通过处理器174人工地操作，或者可通过使用结合到处理器174中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
在示例性实施例中，本公开的检查系统100可包括光源180。光源180可构造成暴露痕迹50。例如，光源180可允许检查系统100在晚上或在多云天气或在恶劣的天气期间进行操作。另外，可操作光源180来产生有利的光照条件，例如入射光，以使得能够对痕迹50进行相对高对比度的检查。例如，光源180可以适于放大检查系统100观察到的痕迹50的视图的角度来对准痕迹50。光源180可设置在检查系统100上，例如设置在爬升装置102上。备选地，光源180可设置在风力涡轮机10上，例如设置在塔架12、轮毂20上，或者设置在风力涡轮机10上的任何其它适当的位置处，或者设置在地面上。
光源180和其中的各种构件可进一步包括用于操作光源180的处理器182且通讯联接到该处理器182上。光源180和处理器182的通讯联接可通过物理联接(例如通过电线或其它导线管或脐状线缆)实现，或者可为无线联接(例如通过基于红外、蜂窝、声波、光学或无线电频率的联接)。处理器182可结合到适当的控制系统(未示出)中，例如手持式遥控器、个人数字助理、蜂窝电话、单独的悬垂式控制器或计算机。光源180可由人类操作员通过处理器182人工地操作，或者可通过使用结合到处理器182中的适当的编程逻辑而部分或完全自动。
应当理解，各种处理器可为单独的处理器，或者可组合起来形成能够执行检查系统100所需的各种功能和检查任务的处理器或多个处理器。
本公开进一步涉及一种用于检查风力涡轮机10的痕迹50的方法。该方法可包括例如以下步骤：在风力涡轮机10上提供检查系统100，操作检查系统100而使其在风力涡轮机10上来回移动，以及操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50。如上所述，本公开的风力涡轮机10可包括塔架12和至少一个转子叶片22。在示例性实施例中，可对塔架12提供检查系统100，可操作检查系统100来在塔架12上来回移动，而且可操作其来检查至少一个转子叶片22的痕迹50。
例如，可在风力涡轮机10上提供检查系统100，例如在塔架12上，或者备选地在转子叶片22或其它风力涡轮机10构件上。如上所述，检查系统100可包括爬升装置102、安全装置170和检查装置104。爬升装置102可构造成在风力涡轮机10(例如塔架12、转子叶片22，或其它风力涡轮机10构件)上来回移动，如上所述。
可操作本公开的检查系统100(例如检查装置104)来检查风力涡轮机10(例如转子叶片22，或者备选地为塔架12或其它风力涡轮机10构件)的痕迹50。例如，在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括测量痕迹50的大小。例如，检查系统100的检查装置104可包括测量设备120。测量设备120可构造成测量检查装置104检测到的痕迹50的大小，如上所述。另外，测量痕迹50的大小可包括例如在检查系统104中提供至少一个测量设备120，校准测量设备120，以及使用测量设备120来测量痕迹50的大小，如上所述。
在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括确定痕迹50的位置。例如，检查系统100的检查装置104可包括定位设备130。定位设备130可构造成确定检查装置104检测到的痕迹50的位置，如上所述。
在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括提供痕迹50的实时图像。例如，检查系统100的检查装置104可包括实时成像设备140。实时成像设备140可构造成提供痕迹50的实时图像，如上所述。
在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括使风力涡轮机10栅格化。例如，检查系统100的检查装置104可包括栅格化设备150。栅格化设备150可构造成使风力涡轮机10(例如转子叶片22，或者备选地为塔架12或任何其它风力涡轮机10构件)栅格化，如上所述。
在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括捕捉痕迹50的图像和增强痕迹50的图像。在另外的示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括自动地检测痕迹50。例如，检查系统100的检查装置104可包括成像分析设备160。成像分析设备160可构造成捕捉痕迹50的图像和增强痕迹50的图像，并且可进一步构造成自动地检测痕迹50，如上所述。
在示例性实施例中，该方法可包括操作安全装置170来减小检查系统100的表观重量的步骤。例如，安全装置170可包括张力系统或用于抵销检查系统100的重量的平衡重，如上所述。在一些实施例中，安全装置170(包括张力系统或平衡重)可自动地操作来在必要的时候降低检查系统100的表观重量。备选地，可通过处理器174人工地或自动地操作安全装置170，以如期望的那样降低检查系统100的表观重量。
在另外的示例性实施例中，本公开的方法可包括各种步骤，包括定位转子叶片22，以便由检查系统检查。例如，该方法可包括使转子叶片22旋转成使得转子叶片22大致平行于和紧邻塔架的步骤。例如，转子叶片22可绕着旋转轴线旋转，直到转子叶片22位于大体向下的位置上为止。转子叶片22然后可旋转和定位成使得其大致平行于塔架12。因此，设置在风力涡轮机10上(例如在塔架12上)的检查系统100可处于用于检查转子叶片22的最佳位置上。
该方法可进一步包括使机舱16绕着偏转轴线38旋转的步骤。例如，虽然本公开的检查系统100可在许多种环境状况下有利地检查风力涡轮机10，但是使用入射光来检查风力涡轮机10仍然可为有益的。因此，如果入射光是可用的，或者如果存在其它期望的状况，机舱16可绕着偏转轴线38旋转，以如期望的那样最佳地定位转子叶片22。
该方法可进一步包括使转子叶片22绕着变桨轴线34旋转的步骤。例如，如本领域中已知的那样，本公开的转子叶片22可包括压力侧、吸力侧、前缘和后缘。必须检查转子叶片22的各侧和各个边缘。为了被检查系统100检查，侧或边缘必须在检查系统100的视线内。例如，当转子叶片22定位成使得压力侧、前缘和后缘在设置在塔架12上的检查系统100的视线内时，不能分析吸力侧。因此，在检查系统100检查转子叶片22期间，在分析了转子叶片22的在检查系统100的视线内的部分之后，转子叶片22可绕着变桨轴线34旋转，使得转子叶片22的其它部分放置在检查系统100的视线内。检查系统100然后可继续检查转子叶片22。
在示例性实施例中，操作检查系统100来检查风力涡轮机10的痕迹50可包括操作光源180来暴露痕迹50。例如，检查系统100可包括光源180。光源180可构造成暴露痕迹50，如上所述。
应当理解，可优化本公开的检查系统和方法，以对风力涡轮机10进行迅速、高效的检查。例如，本公开的检查系统和方法可用来快速和高效地检查风力涡轮机10的多个转子叶片22。另外，应当理解，本公开的检查系统和方法消除或减少了以前与风力涡轮机10的检查相关联的人为误差。另外，应当理解，可在许多种环境状况下执行本公开的检查系统和方法。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求书的范围之内。
Claims (20)
1. 一种用于检查风力涡轮机的痕迹的方法，所述方法包括：
在所述风力涡轮机的塔架上提供检查系统，所述检查系统包括爬升装置和检查装置，所述爬升装置包括构造成接合所述塔架的牵引设备和构造成在所述塔架上驱动所述爬升装置的驱动机构；
使所述风力涡轮机的转子叶片旋转，使得所述转子叶片大致平行于和紧邻所述塔架；
操作所述检查系统在所述塔架上来回移动；以及
操作所述检查系统来检查所述转子叶片的痕迹。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括操作安全装置来减小所述检查系统的表观重量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使所述转子叶片绕着变桨轴线旋转。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括测量所述痕迹的大小。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，测量所述痕迹的大小包括在所述检查系统中提供至少一个测量设备、校准所述测量设备，以及使用所述测量设备来测量所述痕迹的大小。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括确定所述痕迹的位置。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括使所述风力涡轮机栅格化。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括捕捉所述痕迹的图像和增强所述痕迹的所述图像。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括自动地检测所述痕迹。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述检查系统来检查所述风力涡轮机的痕迹包括提供所述痕迹的实时图像。
11. 一种用于检查风力涡轮机的痕迹的检查系统，所述检查系统包括：
构造成在所述风力涡轮机的塔架上来回移动的爬升装置，所述爬升装置包括构造成接合所述塔架的牵引设备和构造成在所述塔架上驱动所述爬升装置的驱动机构；以及，
连接到所述爬升装置上且构造成检查所述风力涡轮机的转子叶片的痕迹的检查装置。
12. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查系统进一步包括将所述检查系统连接到所述风力涡轮机上的安全装置，所述安全装置构造成减小所述检查系统的表观重量。
13. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查装置包括构造成测量所述痕迹的大小的测量设备。
14. 根据权利要求13所述的检查系统，其特征在于，所述测量设备包括至少一个激光器。
15. 根据权利要求13所述的检查系统，其特征在于，所述测量设备包括设置成大致平行于彼此的两个激光器。
16. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查装置包括构造成确定所述痕迹的位置的定位设备。
17. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查装置包括构造成使所述风力涡轮机栅格化的栅格化设备。
18. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查装置包括构造成捕捉所述痕迹的图像和增强所述痕迹的所述图像的成像分析设备。
19. 根据权利要求18所述的检查系统，其特征在于，所述成像分析设备进一步构造成自动地检测所述痕迹。
20. 根据权利要求11所述的检查系统，其特征在于，所述检查装置包括构造成提供所述痕迹的实时图像的实时成像设备。
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