CN109844309B - 对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法，所述风力涡轮机转子包括由叶片壳体元件形成的具有翼型本体的至少第一转子叶片，翼型本体具有吸力侧表面和压力侧表面、前缘和后缘、以及用于安装到风力涡轮机毂部上的根端和远端尖端。所述方法包括以下步骤：使风力涡轮机转子静止，在叶片根部处将移动维护装置引入到所述第一转子叶片中，在所述第一转子叶片内将所述移动维护装置移动到一个位置，在所述位置处用所述移动维护装置进行维护操作，并且从所述第一转子叶片去除所述移动维护装置。本发明还涉及一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法和系统。
背景技术
世界各地在不同气候地区安装的风力涡轮机越来越多。特定气候的某些方面可以影响风力涡轮机，尤其是诸如转子叶片表面的表面。众所周知的实例是昆虫、灰尘和类似的空气中的物体，它们随着时间的推移沉积在转子叶片表面上。冰也可能形成在位于较冷气候条件下的风力涡轮机的风力涡轮机转子叶片的表面上。这些实例影响转子叶片的空气动力学特性，并可以降低风力涡轮机的发电量。
为了保持风力涡轮机转子中的转子叶片的空气动力学特性，过去提出了不同类型的维护系统。建议包括建在转子叶片中的固定系统，以及在风力涡轮机一般服务呼叫期间用在转子叶片上的临时维护系统。
固定维护系统的实例可以包括除冰系统，其中转子叶片内具有通道，用于热空气循环，或在转子叶片表面贴上电线，用于电加热。固定维护系统通常需要单独的和复杂的结构和器件。
在国际专利申请号2013/032166中公开了一种临时维护系统的实例，其包括机器人，所述机器人通过去除前缘表面的灰尘或冰来维修风力涡轮机转子叶片。机器人具有沿转子叶片的前缘行进的主体、从主体朝向转子叶片的两侧延伸以支撑叶片的侧面的支腿、以及安装在主体上的维护单元。维护单元可以包括清洁刷或当机器人沿转子叶片行进时在外表面上吹气。机器人需要单独的并且复杂的支腿和安全装置，以无论天气条件如何都保持附接到转子叶片上并进行风力涡轮机维修。
风力涡轮机上转子叶片的已知维护系统存在的问题是—至少是—使用中显著的复杂性。
本发明的目的是提供一种改进的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法和系统，以寻求减少这些问题。
发明内容
本发明涉及一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法，所述风力涡轮机转子包括至少一个转子叶片，所述至少一个转子叶片具有由至少一个叶片壳体元件形成的翼型本体，所述翼型本体具有吸力侧表面和压力侧表面、前缘和后缘、以及用于安装到风力涡轮机毂部上的根端和远端尖端，所述方法包括以下步骤：
使风力涡轮机转子静止，
在叶片根端处将移动维护装置引入到所述转子叶片中，
在所述转子叶片内将所述移动维护装置移动到一个位置，
在所述位置处用所述移动维护装置进行维护操作，并且
在叶片根端处从所述转子叶片去除所述移动维护装置。
由此，在防止受到外部天气条件的影响的同时，实现在风力涡轮机转子的转子叶片内的位置进行维护的方法。
术语“维护”应理解为，用移动维护装置在转子叶片内进行某种形式的维护，或用所述装置在转子叶片内进行方法步骤，以确定是否需要某种形式的维护。维护可以包括，转子叶片的计划维护工作，例如，定期检查转子叶片的状况；非计划维护工作，例如，转子叶片除冰；以及预防性维护，例如，修复转子叶片内的微小损坏，即，任何旨在保持转子叶片在或恢复转子叶片到使其能够进行所需功能状态的维护。
根据本发明的一个实施例，使所述转子静止，其中所述转子叶片的前缘面朝地面。由此，确保移动维护装置具有稳定的、至少部分水平的转子叶片内表面，以在转子叶片上或在转子叶片的整个长度范围内移动，不具有由于附件丢失而导致装置在转子叶片上滑动或掉落的任何风险。此外，前缘是转子叶片最裸露的部分，由此，也是用移动维护装置进行任何维护过程最相关的部分。
根据本发明的一个实施例，检测所述转子叶片的具体维护状况，如，转子叶片表面上的冰或霜，或被雷击击打转子叶片而损坏。由此，通过检测转子叶片的问题情况，实现本发明的有利实施例。
根据本发明的一个实施例，通过将热量和/或超声波振动导向所述转子叶片的内表面，用所述移动维护装置进行除冰维护操作。风力涡轮机转子中的转子叶片壁的复合性质可以确保向沉积在转子叶片表面上的冰或霜的最内层有利和有效的传输能量。
根据本发明的一个实施例，用面向所述转子叶片的内表面并包括在所述移动维护装置中的检测器或传感器进行检测维护操作。由此，确保在所述位置检测到的值比例如一般的空气温度测量更精确，以检测冰或霜沉积在转子叶片上的可能性。
根据本发明的一个实施例，所述移动维护装置通过用于电能传输和/或数据通信的有线或无线连接器件，与所述转子叶片外侧的主维护单元连通。由此，确保移动维护装置被提供电力、与转子叶片外侧联系并被监视，并且可以从转子叶片外侧评估和处理转子叶片内的任何困难。
根据本发明的一个实施例，例如，用安装在转子叶片内侧上的一个或多个类型的导轨，如，安装在两个叶片壳体元件之间的接头的相对侧上的两个导轨，在转子叶片中定向引导所述移动维护装置。由此，确保移动维护装置不会偏离转子叶片内的优选路径，也不会遇到无法克服的障碍。
根据本发明的一个实施例，所述转子旋转到新的静止位置，并且移动维护装置被引入到另一个转子叶片中。
这样，可以按顺序维护风力涡轮机转子上的所有转子叶片，始终具有至少部分水平的内部叶片表面，以在其上移动。
本发明还涉及一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统，所述风力涡轮机转子包括至少一个转子叶片，所述至少一个转子叶片具有由至少一个叶片壳体元件形成的翼型本体，所述翼型本体具有吸力侧表面和压力侧表面、前缘和后缘、以及用于安装到风力涡轮机毂部上的根端和远端尖端，其中，所述系统包括移动维护装置，所述移动维护装置包括用于在所述转子叶片内移动并执行根据上述实施例中任一项所述的方法的移动器件和应用器件。由此，在防止受到外部天气条件的影响的同时，实现在风力涡轮机转子的转子叶片内的位置进行维护的系统。
在本发明的一个实施例中，所述应用器件包括热能供应器，如，将热量导向所述转子叶片的内表面的热风机或电介质加热器。由此，通过在用于对转子叶片进行除冰维护的移动维护装置中设置最佳器件来实现本发明的有利实施例。
根据本发明的另一个实施例，所述应用器件包括转子叶片检测器和/或传感器器件，如，数码相机和/或发送器/接收器传感器，如，超声波或光学传感器系统。由此，例如通过从转子叶片外侧监视和/或控制所述装置的进行和移动，有可能获得进行维护的移动维护装置的加强的和卓越的功能。
根据本发明的一个实施例，所述系统包括位于所述转子叶片外侧的主维护单元和在所述装置与单元之间建立数据和能量连接的有线连接器件和/或无线连接器件。由此，移动维护装置可以保持小而轻，使其更容易在转子叶片内移动。
在本发明的一个实施例中，所述有线连接器件包括用于移动维护装置与主维护单元之间的数据通信传输的至少一个数据电缆，和/或用于将电能从主维护单元或通过主维护单元传输到移动维护装置的至少一个电力电缆，和/或用于将热能从主维护单元或通过主维护单元传输到移动维护装置的至少一个热管，和/或它们的组合，例如，数据电缆和电力电缆作为一个连接器件。由此，确保移动维护装置与主维护单元之间的能量和数据流连接保持稳定和安全。有线连接器件还确保，如果移动维护装置出现问题或故障，所述装置可以通过拖拽容易地从转子叶片上取回。
根据本发明的一个实施例，所述移动维护装置包括机载电池电源组，用于为所述装置和应用器件，例如，用于移动维护装置中的所述移动器件的电动机提供电力。由此，当在移动维装置与主维护单元之间使用无线连接器件时，确保移动维护装置长时间顺利地操作。
优选地，所述移动维护装置具有所述转子叶片外侧的，在毂部、机舱或靠近转子的其他风力涡轮机位置中的非操作站中的储存位置。由此，确保装置在不使用时安全地存放在温和的环境中，同时仍靠近转子叶片。
附图说明
现在将通过仅实例，参考附图描述本发明的实施例，这些附图将被理解为仅是说明性的，并且不按比例设置。
图1是现代风力涡轮机的轴测透视图，其中转子包括三个风力涡轮机转子叶片；
图2a至图2c是示出根据本发明实施例的风力涡轮转子的转子叶片的不同维护步骤的视图；
图3是本发明的实施例的视图，所述实施例涉及使用移动维护装置对风力涡轮机转子的转子叶片进行除冰；
图4是本发明的实施例的视图，所述实施例涉及使用移动维护装置对风力涡轮机转子的转子叶片进行检测；
图5是根据本发明实施例的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统的实施例的视图；
图6是根据本发明的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统的实施例的视图，其中所述系统具有用于传输数据和/或能量的无线连接器件；
图7a是系统的不同实施例的视图，其中所述系统具有用于转子叶片内的移动维护装置的有线连接器件和引导器件，特别地如三个放大图所示；
图7b是根据本发明的系统的替代实施例的视图；以及
图8是根据本发明实施例的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了现代风力涡轮机1的轴测透视图，所述现代风力涡轮机包括风力涡轮机塔架2和安装在塔架2上的风力涡轮机机舱3。风力涡轮机的转子4包括风力涡轮机毂部5和从毂部径向延伸的三个风力涡轮机转子叶片6。每个转子叶片6具有从根端到尖端表示为L的长度。
图2a至图2c示出了根据本发明实施例的风力涡轮转子的转子叶片上的不同后续维护步骤。
图2a示出了风力涡轮机转子的第一转子叶片6和毂部5，以及风力涡轮机转子中的第二和第三转子叶片的根部。图中删除了第二和第三转子叶片的其余部分（如波浪线所示）。
第一转子叶片6具有从叶片的尖端到根部延伸的前缘和后缘9a、9b。第一和其他转子叶片6的根部包括俯仰机构10，由此转子叶片和转子的结构与大多数现代风力涡轮机上的转子相对应。
图2a还示出了对风力涡轮机中的转子的转子叶片内进行维护的系统。所述系统包括移动维护装置7和主维护单元8，其可以被进行定期维护工作或处理影响风力涡轮机运行的特定情况的维修人员带到风力涡轮机现场。
图2b示出了在转子最初静止之后，在转子叶片的根端处将移动维护装置7引入到第一转子叶片6中。
在图中示出了转子停止，其中第一转子叶片6处于基本水平的位置，前缘9a朝下朝向地面。在移动维护装置7通过毂部5、叶片入口（图中未示出）和周围俯仰机构10引入到叶片中之后，（以虚线）示出了所述装置在第一转子叶片6内水平移动。现代风力涡轮机转子的转子叶片通常具有入口门或舱口，将转子叶片的内部与毂部的内部分开。
在将移动维护装置7引入到第一转子叶片6的内部时，所述装置通过连接器件11连接到主维护单元8。主维护单元8仍位于转子叶片6的内部的外侧，例如，位于毂部、机舱或靠近转子叶片6的其他风力涡轮机位置中。
连接器件11可以包括：
●数据电缆，用于移动维护装置7与主维护单元8之间的数据通信传输，
●电力电缆，用于将电能从主维护单元8或通过主维护单元8传输到移动维护装置7，
●热管，用于将热能从主维护单元8或通过主维护单元8传输到移动维护装置7，以及
●上述连接的组合，如，数据和电力电缆在一个连接中。
因此，连接器件11提供用于在移动维护装置7与主维护单元8之间传输数据和/或能量的连接。
将关于图3至图7b解释和示出移动维护装置7与主维护单元8之间的连接器件的其他实例。
将关于图3至图5特别进一步详细说明移动维护装置7与主维护单元8之间的连接的不同用途。
移动维护装置7在朝向叶片尖端的方向上移动（如箭头所示），以到达在第一转子叶片6内进行维护的位置。
图2c示出了移动维护装置7已经到达第一转子叶片6内进行维护的最外面位置，并在朝向毂部的方向上向后移动（如箭头所示）。
转子叶片中的尖端区域的左放大图示出了移动维护装置7是一种小型车辆，具有若干橡胶轮子7a，允许其在转子叶片的有限空间内移动，而无论内部边界和障碍物如何。但是，如果必要，车辆也可以配备有其他类型的推进装置，如连续轨道。
当在转子叶片内向前移动时，移动维护装置7可以通过一个或多个作用在轮子或轨道上的电动机移动。当朝向位于毂部中的主维护单元8向后移动时，移动维护装置7也可以使用电动机，或者主维护单元8可以包括用于向后拉装置7的器件。
移动维护装置7准备用于携带并作为平台，所述平台用于在风力涡轮机上的转子的转子叶片内进行维护的不同器件。移动维护装置7还可以作为不同器件和连接到主维护单元8的连接器件11之间的耦合接头。
移动维护装置7的不同器件可以作为机器人或机器人机构在三个或更多个轴上进行操作（如有必要），以在转子叶片内进行维护过程。
图3示出了本发明的第一实施例，所述实施例涉及在转子静止期间对水平风力涡轮机转子叶片进行除冰的维护过程。
在寒冷气候条件下，冰和霜可以形成在风力涡轮机转子叶片的表面上。在风力涡轮机运行期间，积冰可以沿转子叶片的前缘，特别是在尖端区域集中。转子叶片上的冰影响转子叶片的空气动力学特性，并可以降低风力涡轮机的发电量。
风力涡轮机转子上的积冰最初可以通过位于机舱或塔架外侧上的冰传感器来识别。例如，冰传感器可以是检测有积冰危险的天气状况的温度传感器，或者是识别转子叶片上实际的冰或霜的数码相机。
在本实施例中，移动维护装置7携带热能供应器13。热能供应器13沿前缘9a向转子叶片的内表面输送热量，其中，冰或霜12已经形成在前缘9a的相应外表面上。前缘9a位于静止状态，朝下朝向地面。在内表面提供的热量融化最里面的冰层，由此大块的冰可以从转子叶片上脱落并掉到地面。
热能供应器13可以包括电加热器和风机，其中，电能通过连接器件11中的电力电缆和移动维护装置7从主维护单元8中的电源传输到电加热器和风机。风机可以将来自电加热器的热空气导向前缘9a处的转子叶片的内表面。热能供应器13还可包括电介质加热器，所述电介质加热器朝向前缘9a处的转子叶片的内表面辐射微波。
替代地，热能供应器13可以包括装配在一端的管，用于与连接器件11的热管建立耦合，所述连接器件输送来自主维护单元8中的热能供应装置的热空气流。连接器件11的热空气可以通过移动维护装置7输送到热能供应器13的定向吹口，所述定向吹口将热空气导向前缘9a处的转子叶片的内表面。
热能供应器13和移动维护装置7通过装置的内部电动机，或者通过收回主维护单元8处的连接器件11向后拉装置7，沿前缘9a处的转子叶片的内表面向后移动。热能供应器13和移动维护装置7的速度可以是恒定值，或者例如通过装置7中的温度传感器来限定，所述温度传感器测量提供的热能在内表面处产生的温度。作为除冰维护过程和控制的一部分，传感器数据通过连接器件11中的数据电缆传输到主维护单元8。
热能供应器13和移动维护装置7沿前缘9a处的转子叶片的内表面向后移动，直到有冰或霜的转子叶片区域已经被处理。热能供应器13和移动维护装置7随后通过叶片入口门或舱口从第一转子叶片上去除。优选地，旋转风力涡轮机的转子，以使第二转子叶片处于基本水平的位置，先于将热能供应器13和移动维护装置7引入到三叶片转子中的第二转子叶片和随后的第三转子叶片的内部中，以进行第二和第三除冰维护过程。
图4示出了本发明的另一个实施例，所述实施例涉及在风力涡轮机转子叶片中检测的维护过程。
转子叶片可以暴露在不同的天气状况下，这可能需要随后的维护过程，如，雷击击打转子叶片。雷击击打最初可以通过雷电检测器（如，位于机舱或塔架外侧上的相机）或位于转子叶片中的传感器（例如，雷电电流传感器）来识别。
雷击通常沿转子叶片尖端区域中的前缘击打，并且被风力涡轮机转子的防雷系统中的一个或多个叶片接收器拦截。然而，雷击的显著的能量可以表明，对转子叶片的雷电冲击区域进行调查是维护过程的一部分。调查可以包括使用检测器或传感器器件14（如，数码相机或发送器/接收器传感器，例如，超声波或光学传感器系统）对转子叶片的内表面进行可见检测或检测转子叶片的内表面下面的缺陷。
图5示出了对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统24的有线和无线实施例。
可以由在风力涡轮机处(例如，位于毂部5中的主维护单元8处)的维修人员进行和控制使用移动维护装置7的维护过程。也可以由在风力涡轮机维修中心的维修人员远程控制维护过程，或者由在没有维修人员交互的情况下进行的自动控制（例如，响应例如低温测量，初步使转子静止和采用移动维护装置7）远程控制维护过程。后者有可能需要在风力涡轮机中永久存在移动维护装置7和主维护单元8，例如，当不使用时储存在毂部5中。
图中所示的系统24适用于不同的维护过程和用途，如，上述用于除冰的系统和用于检测转子叶片内的系统。
系统24设置有用于移动维护装置7的若干不同应用器件17。应用器件17可以包括作为用于除冰的系统的一部分的热供应器13和/或作为用于检测转子叶片内的系统的一部分的检测器或传感器器件14。应用器件17还可以包括数码相机15或用于在转子叶片内导航和/或检查转子叶片的内表面的类似光学器件。内表面的检查可以用于检测转子叶片内的固定参考标记，作为移动维护装置7移动到进行维护过程的位置的导航起点。移动维护装置7还可以设置有其他器件，例如，作为参与维护过程或协助进行维护过程的工具。例如，其他器件可以是超声单元16a，用于利用通过转子叶片的壳体壁(例如，在转子叶片的前缘处)传递的超声波振动，去除转子叶片外表面上的冰或霜。例如，其他器件16b可以是在维护过程期间使用的监视传感器，如，测量除冰过程的温度传感器。其他器件16b还可以是在转子叶片内进行预防性维护动作的工具，例如，使用装置7上的小型机器人臂修复内部叶片表面或位于转子叶片内的设备的轻微损坏。
用于移动维护装置7的应用器件17，如，热供应器13，可以是附接到装置7上的单独的单元或者是装置7的集成部件。具有附接的或集成的应用器件的移动维护装置7可以同时包括一个或多个应用器件17，如，与热供应器13组合的数码相机15，以在转子叶片内除冰时便于移动维护装置7的导航。
在第一实施例中，系统24中的主维护单元8具有连接到移动维护装置7的有线连接器件11。有线连接器件11的不同类型和应用已经在上文中关于图2b进行了详细说明，如：
●数据电缆，用于移动维护装置7与主维护单元8之间的数据通信传输，
●电力电缆，用于将电能从主维护单元8或通过主维护单元8传输到移动维护装置7，
●热管，用于将热能从主维护单元8或通过主维护单元8传输到移动维护装置7，以及
上述连接的组合，如，数据和电力电缆在一个连接中。主维护单元8的能量供应设备18可以包括卷筒19，用于根据转子叶片内的移动维护装置7的位置和移动，将有线连接器件11卷入和卷出。
设备18还可以包括通过连接器件11为移动维护装置7提供的不同能量供应装置。热能供应装置20是第一实例，其可以通过连接器件11中的热管，向移动维护装置7上的热能供应器13提供热流。另一个实例是电能供应装置21，如，电池或发电机，其可以通过连接器件11中的电力电缆向移动维护装置7提供电能。
在第二实施例中，系统24在主维护单元8与移动维护装置7之间具有无线连接器件11，而不是第一实施例的有线连接器件11。在本实施例中，移动维护装置7通过安装在装置7上作为机载电池电源组的电能供应装置21供电。电池电源组为移动维护装置7的驱动器件，例如，一个或多个作用在装置的轮子或轨道上的电动机，提供能量。电池电源组还为用于移动维护装置7的应用器件17提供能量。本实施例的无线连接器件11用于单元8与装置7之间的数据通信，例如，通过用于短距离交换数据的无线蓝牙数据连接或类似类型的无线连接器件进行的数据通信。
当移动维护装置7离开转子叶片并且处于非操作状况时，机载电池电源组可以在储存位置再充电。储存和再充电位置可以是移动维护装置7的非操作站，位于靠近风力涡轮机转子5的位置，如，在毂部、机舱或靠近转子的其他风力涡轮机位置中。优选地，移动维护装置7的储存和再充电位置是与主维护单元8的位置相同的位置。
转子叶片状况检测器23可以例如是如以上关于图3解释的除冰过程的冰传感器，或者是如以上关于图4解释的检测过程的雷电检测器。
转子叶片维护控制单元22将通过数据电缆或有线或无线连接器件11中的无线连接，接收来自任何转子叶片状况检测器23的数据输入，以及来自移动维护装置7的数据通信。控制单元22处理接收到的数据，以向主维护单元8和移动维护装置7提供必要的控制数据，如，需要移动维护装置7进行维护过程的转子叶片内的位置。从控制单元22接收数据的显示器可以向附近的维修人员提供来自在转子叶片内进行维护的移动维护装置7的图像或信息，用于例如使人员能够操作和控制装置。控制单元22还可以具有到风力涡轮机远程维修中心的通信链路，以便于由中心内的维修人员操作移动维护装置7，或将维护数据传输到储存器，例如，当系统24独立于维修人员操作时。此外，控制单元22可以具有储存了与转子叶片的内部有关的不同的数据信息，如，具有关于内部叶片障碍物和路径的信息的数字地图以例如，在与移动维护装置7上的相机通信时，装置自动避免或克服障碍物。
图6是具有根据本发明的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统的替代实施例的转子叶片6的横截面视图。
在图中示出了系统的移动维护装置7在转子叶片6的吸力侧表面27与压力侧表面28之间的前缘的接头26处的内部叶片表面上移动。转子叶片6的前缘接头26和后缘处的两个叶片壳体元件34、35的相对接头25限定了转子叶片的弦线CL。转子叶片6通过连接两个叶片壳体元件34、35内表面的两个抗剪腹板29、30进行内部加固。
图还示出了在转子静止期间，对风力涡轮机转子的转子叶片6进行除冰的维护过程，其中移动维护装置在转子叶片内移动并将热量辐射到转子叶片内表面。辐射的热量通过转子叶片6的复合壳体元件34、35中的一个进行传导，并通过首先融化最内层的冰或霜去除外部叶片表面上的冰或霜31。因此，冰或霜将失去与叶片表面的接触，并落到地面上，例如，图中所示的冰块32。
优选地，转子叶片6的弦线CL与静止时面向地面的前缘26基本垂直。在风力涡轮机在冰冻温度下运行期间，转子叶片6的前缘处的表面比叶片表面的其他部分更容易积冰或积霜。当转子叶片的前缘面向地面时，冰块32将更容易与叶片表面松散接触，并将从转子叶片掉落，而在掉落期间不撞击叶片表面。
图6的放大图特别示出了用于在移动维护装置7与主维护单元（图中未示出）之间传输数据和/或能量的无线连接器件11a、11b。无线数据和能量连接如放大图所示，使用转子叶片防雷系统的雷电引下导体33。导体从叶片尖端到叶片根部穿过转子叶片，并例如通过毂部、机舱和塔架中的电缆连接转子叶片表面中的雷电接收器和电接地或地表。在维护过程期间，防雷系统的电缆可以与例如毂部中的电接地暂时断开，并连接到主维护单元8中的能源。之后，移动维护装置7将通过在靠近引下导体33的转子叶片中移动时与引下导体建立感应耦合，连续地从能源接收电能。移动维护装置7还可以包括机载电池储存器，所述电池储存器在若干预定充电位置中用来自引下导体的电能进行再充电，所述预定充电位置包括对所述装置的电池储存器进行感应充电的必要器件。
图7a是具有根据本发明的系统的实施例的转子叶片6的横截面视图。转子叶片处于转子静止状态，其中叶片的前缘面向地面。所述系统的实施例包括用于转子叶片6内的移动维护装置7的有线连接器件和引导器件，如在图的三个放大图中特别示出。
下角的放大图示出移动维护装置7的轮子7a在转子叶片内被两个导轨36a、36b定向引导。导轨已经安装在转子叶片6内，例如，在前缘处两个叶片壳体元件34、35之间的接头26的相对侧上。导轨例如可以由复合材料制成，并作为转子叶片制造的一部分进行安装。
在左下放大图中示出的导轨36a的上表面还包括一组导体棒38，作为将电能从主维护单元（图中未示出）传输到移动维护装置7的有线连接器件的一部分。通过移动维护装置7的滑动传输单元37进行能量传输，所述滑动传输单元具有在导体棒38上滑动的刷子，以在棒与装置7中用于驱动轮子7a的驱动器件之间建立电接触。有线连接器件还可以包括用于在移动维护装置7与主维护单元之间传输数据通信的导体棒，但这些导体棒未在图中示出，并且数据通信也可以通过以上解释的无线连接器件进行。
图的上部放大图示出了移动维护装置7通过使用第二抗剪腹板30上的悬挂导轨39和从腹板悬挂移动维护装置7的线40在转子叶片内被定向引导。线40以允许线40和经悬挂的装置7沿导轨在转子叶片内滑动的方式连接到悬挂导轨39上，例如，通过所述线具有松散夹持导轨的夹持器件。装置7在从腹板30上悬挂的同时，用轮子7a在转子叶片6的内表面上移动，并被线和悬挂导轨定向引导。线和悬挂导轨39、40也可以用作移动维护装置7与主维护单元之间用于能量传输和/或数据通信的有线连接器件。
图7b是具有根据本发明的系统（例如，如图7a中所示）的替代实施例的转子叶片6的横截面视图。
图中示出风力涡轮机转子处于静止状态下的转子叶片6，其中前缘26朝上，后缘面对地面（图中未示出）。移动维护装置7在第一抗剪腹板29的表面上移动，同时将热能供应器13（如，风机）对准前缘26接头处的内部叶片表面，以去除外部叶片表面上的冰或霜。
还示出抗剪腹板29具有安装在表面上的两个导轨36a、36b，用于在转子叶片内定向引导移动维护装置7。导轨例如可以由复合材料制成，并作为转子叶片制造的一部分进行安装。
与图7a和图7b中示出的用于引导移动维护装置的导轨类似的解决方案也可以安装在转子叶片中一个壳体元件的内表面上。在转子叶片旋转到允许装置在一个壳体元件的内表面上移动的一定角度(例如，弦线CL基本水平)之后，移动维护装置可以对转子叶片进行不同的维护过程。
应该强调的是，图2a至图7b中的转子叶片与移动维护装置之间的尺寸关系不必与转子叶片和装置的实际尺寸对应。
图8示出了根据本发明的对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法的流程图。
对包括至少一个转子叶片的风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法包括：
步骤a1-a2：作为初始动作，使风力涡轮机转子静止。
步骤a3：在叶片根部处将移动维护装置引入到所述转子叶片中。
步骤a4：在所述转子叶片内将所述移动维护装置移动到一个位置，并在所述位置处用所述移动维护装置进行维护操作。
步骤a5：从所述转子叶片去除所述移动维护装置。
如果转子上的任何其他转子叶片也需要维护，则可以对这些转子叶片重复方法步骤a1-a5。
在以上描述中，已经参考附图描述了本发明的各种实施例，但本领域技术人员应该清楚的是，本发明可以以无限多的方式实施，例如，以各种组合使用说明书中公开的实例以及在所附权利要求书范围内的广泛的变体。
参考符号列表
1.风力涡轮机
2.风力涡轮机塔架
3.风力涡轮机机舱
4.风力涡轮机转子
5.风力涡轮机毂部
6.风力涡轮机转子上的具有翼型本体的转子叶片
7.移动维护装置
7a. 移动器件，如轮子或连续轨道
8.主维护单元
9a. 转子叶片的前缘
9b. 转子叶片的后缘
10. 用于转子叶片的俯仰机构
11. 用于在移动维护装置与主维护单元之间传输数据和/或能量的有线或无线连接器件
11a.用于在移动维护装置与主维护单元之间传输数据的无线连接器件
11b.用于将能量从主维护单元传输到移动维护装置的无线连接器件
12. 转子叶片的前缘上的冰或霜
13. 用于移动维护装置的热能供应器，如热风机或电介质加热器
14. 转子叶片检测器或传感器器件
15. 转子叶片取向装置，如相机
16a.用于移动维护装置的超声单元，用超声波振动去除冰或霜
16b.用于移动维护装置的其他器件
17. 用于移动维护装置的应用器件
18. 能量供应设备
19. 用于连接器件的卷筒
20. 用于移动维护装置的热能供应装置
21. 用于移动维护装置的电能供应装置
22. 转子叶片维护控制单元
23. 转子叶片状况检测器
24. 对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统
25. 在转子叶片的后缘处的叶片壳体元件的接头
26. 在转子叶片的前缘处的叶片壳体元件的接头
27. 转子叶片的吸力侧表面
28. 转子叶片的压力侧表面
29. 转子叶片中的加固结构的第一抗剪腹板
30. 转子叶片中的加固结构的第二抗剪腹板
31. 叶片表面，如前缘处的表面上的冰或霜层
32. 落下的冰块或融化的冰滴
33. 防雷系统中的雷电引下导体
34. 转子叶片的第一叶片壳体元件
35. 转子叶片的第二叶片壳体元件
36a,36b.用于引导移动维护装置通过转子叶片的导轨
37. 用于电能供应的移动维护装置的滑动传输单元
38. 用于与滑动传输单元电接触的导体棒
39. 第二抗剪腹板上的悬挂导轨
40. 用于悬挂移动维护装置的线
a1-a7. 流程图
CL.风力涡轮机叶片从前缘到后缘的弦线
L.风力涡轮机中转子叶片的长度
Claims (21)
1.一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的方法，所述风力涡轮机转子包括至少一个转子叶片，所述至少一个转子叶片具有由至少一个叶片壳体元件形成的翼型本体，所述翼型本体具有吸力侧表面和压力侧表面、前缘和后缘、以及用于安装到风力涡轮机毂部上的根端和远端尖端，所述方法包括以下步骤：
使所述风力涡轮机转子静止，
在所述叶片根端处将移动维护装置引入到所述转子叶片中，
在所述转子叶片内将所述移动维护装置移动到一个位置，
在所述位置处用所述移动维护装置进行维护操作，并且
在所述叶片根端处从所述转子叶片去除所述移动维护装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，使所述转子静止，其中所述转子叶片的前缘面朝地面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，检测所述转子叶片的具体维护状况，所述具体维护状况包括所述转子叶片表面上的冰或霜，或被雷击击打所述转子叶片而损坏。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，通过将热量和/或超声波振动导向所述转子叶片的内表面，用所述移动维护装置进行除冰维护操作。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，用面向所述转子叶片的内表面并包括在所述移动维护装置中的检测器或传感器进行检测维护操作。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述移动维护装置通过用于电能传输和/或数据通信的有线或无线连接器件，与所述转子叶片外侧的主维护单元连通。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，用安装在所述转子叶片内侧上的一个或多个类型的导轨在所述转子叶片中定向引导所述移动维护装置。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，用安装在两个叶片壳体元件之间的接头的相对侧上的两个导轨在所述转子叶片中定向引导所述移动维护装置。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述转子旋转到新的静止位置，并且所述移动维护装置被引入到另一个转子叶片中。
10.一种对风力涡轮机转子的转子叶片进行维护的系统（24），所述风力涡轮机转子包括至少一个转子叶片（6），所述至少一个转子叶片具有由至少一个叶片壳体元件形成的翼型本体，所述翼型本体具有吸力侧表面（27）和压力侧表面（28）、前缘（26）和后缘（25）、以及用于安装到风力涡轮机毂部上的根端和远端尖端，其中，所述系统包括移动维护装置（7），所述移动维护装置包括用于在所述转子叶片（6）内移动并执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的移动器件（7a）和应用器件（17）。
11.根据权利要求10所述的系统（24），其特征是，所述应用器件（17）包括热能供应器（13）。
12.根据权利要求11所述的系统（24），其特征是，所述热能供应器是将热量导向所述转子叶片的内表面的热风机或电介质加热器。
13.根据权利要求10或11所述的系统（24），其特征是，所述应用器件（17）包括转子叶片检测器和/或传感器器件（14）。
14.根据权利要求13所述的系统（24），其特征是，所述转子叶片检测器和/或传感器器件（14）是数码相机和/或发送器/接收器传感器。
15.根据权利要求14所述的系统（24），其特征是，所述发送器/接收器传感器是超声波或光学传感器系统。
16.根据权利要求10或11所述的系统（24），其特征是，所述系统包括位于所述转子叶片外侧的主维护单元（8）和在所述装置（7）与单元（8）之间建立数据和能量连接的有线连接器件（11）和/或无线连接器件（11）。
17.根据权利要求16所述的系统（24），其特征是，所述有线连接器件（11）包括用于所述移动维护装置（7）与所述主维护单元（8）之间的数据通信传输的至少一个数据电缆，和/或用于将电能从所述主维护单元（8）或通过所述主维护单元（8）传输到所述移动维护装置（7）的至少一个电力电缆，和/或用于将热能从所述主维护单元（8）或通过所述主维护单元（8）传输到所述移动维护装置（7）的至少一个热管，和/或它们的组合。
18.根据权利要求17所述的系统（24），其特征是，所述组合为作为一个连接器件的数据电缆和电力电缆。
19.根据权利要求10或11所述的系统（24），其特征是，所述移动维护装置（7）包括机载电池电源组，用于为所述装置（7）和应用器件（17）提供电力。
20.根据权利要求19所述的系统（24），其特征是，所述装置（7）和应用器件（17）是用于所述移动维护装置（7）中的所述移动器件（7a）的电动机。
21.根据权利要求10或11所述的系统（24），其特征是，所述移动维护装置（7）具有所述转子叶片（6）外侧的，在所述毂部、机舱或靠近所述转子（5）的其他风力涡轮机位置中的非操作站中的储存位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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