CN116897245A - 确定风力涡轮机的塔架到尖端间隙 - Google Patents

Abstract

描述了一种确定风力涡轮机(100、200)的转子叶片尖端(246a)和塔架(240)之间的距离(119)的方法，所述方法包括：基于应变测量(111)来估计距离(114)；测量距离(112、d_a)；基于估计距离(114)和测量距离(112)来校正估计过程(115)；以及基于经校正的估计过程导出经校正的距离(119)。

Description

确定风力涡轮机的塔架到尖端间隙

技术领域

本发明涉及一种确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法和装置，并且还涉及一种风力涡轮机。

背景技术

在风力涡轮机的操作期间，安装在水平取向转子的转子处的转子叶片在转子平面中旋转，对于特定的操作条件，诸如可能导致转子叶片的显著变形的高风速，转子平面可能接近风力涡轮机塔架的一部分。为了确保转子叶片不会由于变形而接触或碰撞风力涡轮机塔架的部分，转子叶片可被制造和设计成具有足够的强度或坚固性或刚度。

一般而言，叶片结构设计可由最终能力、疲劳能力和刚度约束来驱动，以满足叶片尖端到塔架间隙(距离)的要求。常规上，叶片尖端到塔架间隙要求可设定为相对保守的值，以便降低碰撞的风险。如果放松任何前述的约束，它可以导致更轻的叶片设计，这然后将导致更长的叶片和/或更便宜的叶片。常规上，转子叶片的刚度常数可能是转子叶片设计的最主要参数，这已经导致了昂贵的碳材料的引入。最近，风力涡轮机中已经采用了越来越大的塔架直径。类似于增加叶片柔性，塔架直径的增加可减小叶片尖端与塔架部分之间的距离。

这减小了最大允许塔架直径，这导致用于实现相同疲劳载荷属性和极端载荷属性的钢材的增加。这可能会增加基座和塔架成本。

确保足够的转子叶片尖端到塔架间隙或距离可通过降低叶片的柔性或提供控制风力涡轮机的控制功能使得不违反最小尖端到塔架距离来实现。

叶片可以例如通过将碳引入叶片梁或其他叶片部分来加强。此外，常规的措施是限制塔架直径，然而这导致复杂和沉重的塔架和法兰设计。

控制器可利用来自叶片根部应变传感器的测量信号，所述叶片根部应变传感器可使用科尔曼变换来估计塔架前面的叶片偏转。当弯曲被估计为高并且叶片正在接近塔架时，它可以变桨出(pitch out)该特定的叶片以卸载该叶片，从而减小弯曲力矩，进而增大间隙，即叶片尖端和塔架之间的距离。然而，额外的变桨(pitching)可能具有关于变桨轴承(pitch bearing)的寿命的缺陷。

因此，可能需要一种确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法和对应的装置，其提供可靠的结果，和/或改进的性能，和/或降低变桨轴承负载，和/或要求测量系统的较低复杂度。

发明内容

这种需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。由从属权利要求描述本发明的有利实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法，该方法包括基于应变测量来估计距离；测量距离；基于估计距离和测量距离校正估计过程；以及基于经校正的估计过程导出经校正的距离。

该方法可以例如由风力涡轮机控制器的模块来执行。该方法可以在软件和/或硬件中实施。特别地，该方法可在风力涡轮机的正常操作期间执行，同时风力涡轮机产生电能并将该能量供应给公用电网。

该距离可以与当转子叶片顶部经过塔架的一部分时转子叶片的顶部或端部与塔架的该部分之间的距离有关。塔架的该部分可以是当转子叶片经过塔架部分时在操作期间转子叶片与其具有最小距离的塔架处的区域或位置。特别地，本发明的实施例可将转子叶片在垂直方向准确指向下方时的距离确定为该距离。转子叶片尖端和塔架之间的距离也可称为叶片尖端到塔架间隙(BTTC)。

估计距离可涉及预测风力涡轮机垂直指向下方并因此最靠近塔架部分时的情形的距离。应变测量可在“经过时间”之前执行，所述经过时间即转子叶片垂直指向下方并经过塔架部分时的时间点。例如，该方法可涉及计算转子叶片从参考转子平面的偏转。偏转可能与代表垂直向下指向的转子叶片的“经过转子位置”之前的转子位置的映像有关。然后，计算的偏转使得能够导出在经过时间点的预期的转子叶片尖端塔架距离。

估计距离可包括使用至少一个转子叶片的应变的一个或多个测量值来计算距离。转子叶片的应变可例如通过一个或多个叶片根部应变传感器来测量。其他实施例可采用安装在风力涡轮机的不同位置的一个或多个加速度计来提供应变测量的结果。根据应变测量的结果，可计算转子叶片的变形或偏转，进一步考虑风力涡轮机叶片的结构属性，诸如叶片的弹性、柔性、刚度和/或重量。估计距离还可以估计塔架倾斜，即塔架的纵向轴线的取向与垂直方向的偏差。

可以在三个叶片上测量应变，对于每个叶片，例如可以提供四个传感器。

估计距离可进一步考虑风力涡轮机的一个或多个操作参数，还包括环境参数，如风速、速度湍流和/或温度。用于估计距离的过程可以特别考虑环境温度和/或叶片特定温度，因为温度可能影响转子叶片的柔性或刚度。特别地，估计和/或测量距离可以是温度特定地执行的。

估计和/或测量距离可以存储为与相应操作条件相关联并且特别地与届时占优的温度相关联的历史估计距离和/或历史测量距离。

为了估计距离，可能已经建立了特定的估计过程。估计过程可能已经基于先前的训练数据和/或包括转子叶片的偏转的模型的理论考虑而建立或开发。估计过程可以由具有一个或多个估计过程参数的数学算法来定义。校正估计过程可以例如涉及校正一个或多个估计过程参数，特别地通过采用校正参数。校正估计过程也可被认为包括基于实际测量的估计过程的实际校准，所述实际测量可在风力涡轮机的正常操作期间获取。

为了校正估计过程，可以以组合的方式考虑估计距离和测量距离，特别是涉及将估计距离与测量距离进行比较。因此，该方法可以不仅依赖于单个量，即估计距离或测量距离，而且可以考虑估计距离和测量距离二者。因此，可提高所确定的距离的可靠性，从而也确保风力涡轮机的安全操作。特别地，所确定的距离可由风力涡轮机控制器用来控制风力涡轮机的操作，以便满足关于例如转子叶片尖端和塔架之间的最小距离的一个或多个要求。

根据本发明的实施例，校正估计过程包括以下中的至少一个：比较估计距离和测量距离；形成估计距离和测量距离之间的差；形成估计距离和测量距离的比率；基于估计距离和测量距离计算至少一个校正参数。

因此，为校正估计过程提供了大灵活性。校正参数可以例如基于估计距离和测量距离的差和/或比率。校正参数还可与特定的转子叶片和/或对应的温度(例如环境温度或转子叶片温度)相关联。此外，校正参数可以特定于特定的转子叶片和/或风力涡轮机的占优操作条件或操作参数。无论何时计算，都可以存储校正参数。

根据本发明的实施例，该方法还包括将至少一个校正参数存储在电子存储装置中作为至少一个历史校正参数，特别地与相应温度相关联；使用历史校正参数结合实际校正参数来导出组合的经校正的估计过程；基于组合的经校正的估计过程来导出经校正的距离。

当结合实际校正参数利用至少一个历史校正参数时，可以改进校正估计过程，从而也改进所确定的距离、特别地经校正的距离的可靠性和/或准确性。使用一个或多个历史校正参数也使得能够应用校正参数的统计分析。例如，趋势可以被识别并潜在地推断到未来。因此，可以进一步改进该方法。

根据本发明的实施例，该方法包括对一个或多个历史校正参数和实际校正参数(如果可用的话)进行平均，以导出组合校正参数，其中在时间间隔上和/或针对特定偏航角范围和/或以加权方式执行平均。

通过将一个或多个历史校正参数与实际校正参数进行平均而获得的组合校正参数可以平均出异常值或错误的测量或测量结果，从而改进该方法。在平均期间，与已经在过去更早时间导出的校正参数相比，紧接在之前的校正参数可以被加权得更高或更低(作为默认)。在其他实施例中，可以应用恒定加权。当在特定偏航角范围或一个或多个特定偏航角范围上执行平均时，可以考虑或计及校正参数对特定偏航角或偏航角范围的依赖性。

特别地，校正估计过程、计算至少一个校正参数或计算组合校正参数可以以偏航角特定的方式执行，即与特定的偏航角范围相关联或特定于特定的偏航角范围。因此，可进一步改进该方法，特别地关于潜在的塔架倾斜，其可在不同的偏航位置不同地影响叶片尖端到塔架间隙。

根据本发明的实施例，估计距离比测量距离更频繁地执行，其中当在实际操作状态下测量不可用时，特别地对于一个或多个特定的偏航位置，历史校正信息、特别地至少一个历史校正参数用于导出经校正的距离。

可以基于连续获取的应变测量数据，针对转子叶片的每次或至少每次旋转执行距离估计，特别地分别针对每个单独的转子叶片。根据用于测量距离的测量装置，对于不同的偏航角，测量距离可能更加复杂或难以执行。一些测量装置可能仅使得能够在机舱处于特定偏航角或偏航角范围时测量距离。在这种情况下，由此测量的距离也可以用于其他偏航范围。例如，可能不会针对转子叶片的每次旋转测量距离。在其他实施例中，对于转子叶片的每次旋转，估计以及测量该距离。因此，可以支持不同种类的距离测量装置或方法。

根据本发明的一个实施例，校正估计过程是针对环境和/或转子叶片的不同温度而温度特定地执行的，和/或其中该方法是针对风力涡轮机的每个转子叶片单独执行的；和/或其中针对每个偏航位置连续执行估计；和/或其中基于在测量距离之前执行的应变测量来执行估计距离。

由此，可以识别或校正估计过程的温度依赖性。当针对风力涡轮机的每个转子叶片单独执行该方法时，所有转子叶片的特定结构属性，例如关于刚度和/或重量，可以在单独的水平上考虑。因此，可以计及转子叶片的制造差异。

根据本发明的一个实施例，校正参数包括增益校正，其中校正估计过程涉及使用增益校正来校正激活阈值，例如如下：

尖端到塔架间隙控制激活经校正的阈值＝(测量BTTC)/(估计BTTC)*尖端到塔架间隙控制激活阈值。

由于不确定性与每个单独的叶片相关联，因此可以针对每个单独的叶片进行距离测量和估计偏转之间的映射。因此，需要三个等式。

因此，提供了一种实施相对简单的特定实施例。增益校正可以校正估计过程中利用的增益。

根据本发明的实施例，校正估计过程涉及减少至少一个不确定性，包括以下中的至少一个：估计过程的校准；传感器精度；传感器灵敏度；叶片重量；叶片结构属性，特别地柔性。

传感器属性可以涉及测量传感器和/或应变测量的属性。由此，距离的确定可以更加可靠和/或准确。

根据本发明的实施例，测量尖端到塔架距离使用测量装置，该测量装置采用和/或包括以下中的至少一个：雷达、附接到塔架或风力涡轮机的任何表面的至少一个激光器。

因此，可以支持常规可用的测量装置，从而简化该方法的实施。

根据本发明的实施例，测量装置被配置成测量容纳叶片所安装在的转子的机舱的一个或多个不同偏航位置的距离；和/或其中测量装置特别地被布置在风力涡轮机塔架处具有面向风向的最高概率的位置。

例如，使用雷达系统，对于机舱/转子的任何偏航位置/取向，实际测量转子叶片尖端和塔架之间的距离是可能的。在测量装置仅使得能够测量特定偏航方向上的叶片尖端和塔架之间的距离的情况下，测量装置的位置被选择成使得其与最有可能面对风力涡轮机的安装地点处占优的风向的位置相一致。因此，期望测量装置在风力涡轮机的大部分操作时间内提供距离的可使用测量值。

根据本发明的实施例，估计尖端到塔架距离包括以下中的至少一个：测量叶片根部弯曲应变；测量或接收转子位置；导出叶片襟翼(flap)和/或叶片边缘方向上的叶片根部弯曲力矩；基于叶片的刚度和/或叶片和/或塔架的机械属性导出平面外弯曲(例如OoP)和/或转子倾斜；基于叶片的刚度属性和/或叶片的机械属性导出总叶片偏转和/或叶片到塔架距离，其中估计距离与当叶片经过塔架时转子叶片的尖端和塔架的一部分之间的距离有关。

根据叶片根部弯曲应变和转子位置，可以计算或导出叶片根部弯曲力矩。取决于叶片根部弯曲力矩，可进一步考虑叶片的刚度属性和/或叶片和/或涡轮机塔架的其他机械属性来导出平面外弯曲和/或转子倾斜。总叶片偏转可基于平面外弯曲和/或转子倾斜来计算。因此，可以采用常规可用的方法。

根据本发明的实施例，还提供了一种控制风力涡轮机的方法，该方法包括：执行根据如上所述的本发明的实施例的确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法；评估所确定的距离是否在允许的范围内；如果所确定的距离不在允许的范围内，则基于该评估来控制风力涡轮机，特别地改变叶片桨距角以减小升力。

在其他实施例中，可致动安装在转子叶片上的至少一个气流调节设备，以减小叶片的偏转，从而增加叶片尖端和塔架之间的距离。叶片桨距角也可在方向上改变，以减小转子叶片的偏转，从而增加叶片尖端和塔架之间的距离。可以执行其他控制动作，例如还包括向发电机或耦合到发电机的转换器供应一个或多个参考值。

应当理解，根据本发明的实施例，单独地或以任何组合公开、描述、解释或提供用于确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法的特征也可以单独或以任何组合应用于或提供用于确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的装置，反之亦然。

根据本发明的实施例，提供了一种用于确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的装置，该装置包括：处理器，其配置成基于应变测量来估计距离；接收测量距离，基于估计距离和测量距离而校正估计过程，以及基于经校正的估计过程导出经校正的距离。

该装置可以是风力涡轮机控制器的一部分或模块。该装置可以被配置成执行根据本发明的实施例的方法。该装置还可以被配置成基于所确定的距离来控制风力涡轮机。

根据本发明的实施例，还提供了一种风力涡轮机，包括：至少一个转子叶片；安装成使得能够测量叶片的根部应变的应变传感器；距离测量装置，其被配置成测量尖端到塔架距离；和根据前述实施例的装置。

本发明的上述方面和其他方面是从下文将要描述的实施例的示例而显而易见的，并且参照实施例的示例进行解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于此。

附图说明

现在参照附图描述本发明的实施例。本发明不限于图示或描述的实施例。

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机，包括根据本发明的实施例的用于确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的装置；

图2示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机的另一实施例；

图3示意性地示出了根据本发明的实施例的用于确定叶片塔架距离的装置的一部分，其例如可以包括在图1或2所示的风力涡轮机中。

具体实施方式

附图中的说明是示意性的。注意，在不同的附图中，在结构和/或功能上相似或相同的元件被提供有相同的附图标记或仅在第一个数字内不同的附图标记。一个实施例中未描述的元件的描述可以从关于另一个实施例的该元件的描述中获得。

图1中示意性示出的风力涡轮机100在风力涡轮机组件101中包括至少一个转子叶片和安装成使得能够测量叶片的根部应变的应变传感器。此外，风力涡轮机100包括未详细示出的距离测量装置，该距离测量装置被配置成测量尖端到塔架距离。此外，风力涡轮机100包括根据本发明的实施例的用于确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的装置110。

装置110包括未详细示出的处理器，该处理器被配置成基于由应变和/或弯曲力矩测量数据111指示的应变测量来估计距离(d，例如如图2所示)。此外，装置110被配置成接收由测量信号112表示的测量距离。此外，装置110接收定义风力涡轮机组件101的转子的位置的转子位置113。

估计模块115基于叶片根部应变测量值111以及转子位置113来估计转子叶片尖端和塔架之间的距离，并输出估计距离或估计间隙114。装置110还被配置成基于估计距离114并进一步基于测量距离112来校正在估计模块115中实施的估计过程。

在所示实施例中，装置110包括估计评估模块116，其从估计模块115接收估计距离114。此外，估计评估模块116接收转子位置113。基于估计距离114、测量距离112和转子位置113，估计评估模块116导出用于安装在风力涡轮机组件101的转子处的转子叶片A、B、C的校正参数117a、117b、117c。校正参数117a、b、c被供应给估计模块115，估计模块115基于所述校正参数在内部导出不同叶片的经校正的距离，所述不同叶片共同用附图标记119标记。经校正的距离119可用于图1中未示出的一个或多个其他控制模块中。

在所示的实施例中，估计模块115还被配置成提供不同转子叶片A、B、C的桨距角偏移值120a、120b、120c。提供偏移桨距角值120a、b、c以将单独的叶片尖端塔架距离d_a、d_b、d_c保持在可接受的限制内。在其他实施例中，估计模块115不一定包括导出桨距角偏移120a、b、c的控制功能，而是可以仅仅确定共同用附图标记119标记的转子叶片的经校正的距离。

桨距角偏移120a、b、c被添加到单独的桨距参考值121a、b、c，并被提供给风力涡轮机组件101，所述风力涡轮机组件101还包括用于每个叶片的桨距角致动器。桨距角致动器然后将桨距角设定为桨距参考121a、b、c和单独的桨距角偏移120a、b、c的和。

在所示实施例中，单独的桨距角参考121a、b、c由单独的桨距参考计算模块125计算，所述桨距参考计算模块从速度控制模块125接收桨距参考126。速度控制模块127接收旋转速度误差128，所述旋转速度误差128由差元件129计算为速度参考130和在风力涡轮机组件101中测量的实际测量的旋转速度131之间的差。

图2在示意性结构图中示意性地示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机200。在风力涡轮机塔架240的顶部，安装机舱241。机舱容纳转子242，多个转子叶片243a、b安装在所述转子242处。转子驱动也在机舱241内容纳的发电机245。在机舱241内，还布置用于确定转子叶片243a和风力涡轮机塔架240的距离d_a的装置210。从图2中可以理解，距离d_a与转子叶片243a的尖端部分246a和风力涡轮机塔架240的一部分之间的最小距离有关。

转子叶片243a具有安装在叶片根部区域处的应变传感器247a。应变传感器247a获取提供给装置210的应变测量数据211。装置210输出经校正的距离219，其可被风力涡轮机200的另外的控制或监视设备利用。

为了测量距离d_a，风力涡轮机200包括雷达装置248，该雷达装置248被配置成生成由装置210接收的测量信号212。经校正的距离219由装置210基于应变测量值211以及基于测量距离212来确定。

本发明的实施例可将基于科尔曼的尖端到塔架间隙估计函数的稳定性和预测益处相结合，该函数可例如在图1所示的估计模块115中实施，同时用来自塔架部分(例如图2所示的距离测量装置248)的绝对测量(至少部分地)去除叶片根部应变测量的不确定性、传感器校准和叶片刚度的不确定性。

如上所述，估计模块115基于叶片根部弯曲应变测量(诸如图1中所示的测量值111或图2中所示的测量值211)来导出尖端到塔架距离。应变测量值可在模块115内转换成叶片襟翼和叶片边缘方向上所有单独的叶片的叶片根部弯曲力矩，从而使用也使用叶片重量的校准策略。然后，叶片根部弯曲力矩可由模块115转换成转子共同的平面外弯曲和转子倾斜。平面外弯曲力矩被组合，总叶片偏转可使用单独的转子叶片的刚度属性来估计。

如果考虑估计偏转以及测量数据112，则可以计算经校正的估计距离119。当经校正的距离119太低时，可执行减轻桨距动作，例如将桨距偏移添加到先前导出的单独桨距角参考121a、b、c，如图1所示。

通过将估计距离114(例如基于叶片根部应变测量计算的)与当转子叶片经过塔架时的塔架到转子叶片的实际距离测量相结合，可以去除或至少减轻在常规方法中观察到的某些不确定性或不准确性或不可靠性。距离测量可将用于尖端到塔架间隙控制器的估计力矩直接关联到实际测量的叶片到塔架间隙。因此，例如与校准策略、传感器测量质量、叶片重量和叶片柔性相关的不确定性可被消除或减少，从而去除额外安全裕度的必要性。

诸如图2中所示的测量装置248的距离测量设备可包括雷达系统或激光装置，其附接到塔架或涡轮机的任何其他表面。由距离测量装置248获取的距离测量值然后可与估计偏转进行比较，所述估计偏转例如由叶片尖端部分和塔架之间的估计间隙114或估计距离表示。

根据本发明的实施例，尖端到塔架间隙控制器(TTCC)激活阈值用估计距离和测量距离之间的差来缩放，如下：

尖端到塔架间隙控制激活经校正的阈值＝(测量BTTC)/(估计BTTC)*尖端到塔架间隙控制激活阈值。

因为不确定性与每个单独的叶片相关联，所以针对每个单独的叶片进行距离测量和估计偏转之间的映射。因此，需要三个等式：

尖端到塔架间隙控制激活经校正的阈值_叶片A＝(测量BTTC叶片A)/(估计BTTC)*尖端到塔架间隙控制激活阈值

尖端到塔架间隙控制激活经校正的阈值_叶片B＝(测量BTTC叶片B)/(估计BTTC)*尖端到塔架间隙控制激活阈值

尖端到塔架间隙控制激活经校正的阈值_叶片C＝(测量BTTC叶片C)/(估计BTTC)*尖端到塔架间隙控制激活阈值。

图1示出了控制策略。针对单独的叶片的激活阈值的校正可以连续发生，并且可以在时间上和/或针对放置尖端到塔架测量系统的特定偏航角和/或在涡轮机上安装特殊尖端到塔架距离测量装置的测量活动进行平均。叶片偏转属性和传感器的校准可能随着环境温度而变化，使得该校正可能需要持续运行，至少直到传感器校准的所有温度被覆盖。如下面描述的图3所示，校正可以存储在某个存储器中。

一些或所有不确定性可能取决于转子叶片，但可能不取决于环境条件(诸如湍流、风向或空气密度)，单个偏航方向上的距离测量对于所有其他偏航角来说将是足够的。当距离测量装置(例如图2中的248)在具有最高风向可能性的偏航方向上被布置塔架上，最高可用性可以与最低实施成本相结合。因此，可以实现更优化的叶片设计或更高的允许塔架直径。

如图1所示，速度参考130与测量速度131进行比较，产生速度误差128。速度误差128然后被供应给速度控制块127，所述速度控制块127输出总体桨距参考126以及扭矩参考150。总体桨距参考126被分成用于每个叶片的单独的桨距参考121a、b、c，并且添加桨距角偏移120a、b、c，以提供期望的转子叶片到塔架间隙。

估计和控制器模块115可基于叶片根部弯曲力矩和转子位置(附图标记111、113)计算估计间隙。三个增益校正信号117a、b、c由估计评估块116输出，并被供应给估计和控制模块115。叶片到塔架距离测量信号112从涡轮机组件101被供应给计算增益的失配的估计评估模块116，即输出用于不同叶片A、B、C的增益校正117a、b、c。

图3示意性地更详细地示出了估计评估模块316，其可以用于例如图1或2所示的实施例中。接收估计距离314以及测量距离312。除法元件351形成估计距离314和测量距离312之间的比率，并将其供应给校正处置器(handler)352。校正处置器还利用转子位置313来评估校正与哪个叶片相关。然后，将实际校正与先前存储的校正组合，所述先前存储的校正例如存储在作为例如模块316的一部分的存储器块353a、353b、353c中。被组合以增加校正的鲁棒性的组合校正然后经由增益校正信号317a、317b、317c被发送到估计模块315。测量距离312然后可以与先前的测量一起存储在用于相应转子叶片的存储器(例如存储器块353a、b、c)中。

常规方法可能具有关于测量误差、校准和刚度不确定性等的缺点。这些不确定性可以通过更积极地使用尖端到塔架间隙控制器来补偿，然而由此增加变桨系统的磨损和能量产生的损失。另一种常规方法是用雷达或激光测量叶片到塔架的距离，并使用该测量来预测经过塔架的下一个叶片所需的变桨动作(以卸载叶片)。但是这种常规技术需要针对整个涡轮机寿命和针对所有偏航方向的观察。此外，测量系统必须对于所有天气条件是可靠的。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。与不同实施例关联描述的元件也可以组合。还应该注意的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种确定风力涡轮机(100、200)的转子叶片尖端(246a)和塔架(240)之间的距离(119)的方法，所述方法包括：

基于应变测量(111)来估计距离(114)；

测量距离(112、d_a)；

基于估计距离(114)和测量距离(112)校正估计过程(115)；以及

基于经校正的估计过程导出经校正的距离(119)，

其中校正估计过程包括：

形成估计距离和测量距离的比率；以及

基于估计距离和测量距离的比率来计算至少一个校正参数。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，校正估计过程包括以下中的至少一项：

比较估计距离(114)和测量距离(112)；

形成估计距离和测量距离之间的差。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括：

将至少一个校正参数(117a、b、c)存储在电子存储装置中作为至少一个历史校正参数，特别地与相应温度相关联；

使用历史校正参数结合实际校正参数来导出组合的经校正的估计过程；

基于组合的经校正的估计过程导出经校正的距离(119)。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，包括：

平均一个或多个历史校正参数和实际校正参数，如果可用的话，以导出组合校正参数，

其中在时间间隔上和/或针对特定偏航角范围和/或以加权的方式执行平均。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，

其中，估计距离(114)比测量距离更频繁地执行，

其中，当在实际操作状态下测量不可用时，特别地对于一个或多个特定偏航位置，历史校正信息、特别地至少一个历史校正参数用于导出经校正的距离。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，

其中，校正估计过程是针对环境和/或转子叶片的不同温度而温度特定地执行的，和/或

其中，针对风力涡轮机的每个转子叶片单独地执行所述方法；和/或

其中，针对每个偏航位置连续执行估计；和/或

其中，基于在测量距离之前执行的应变测量来执行估计距离。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，

其中校正参数包括增益校正(117a、b、c)，

其中校正估计过程涉及使用增益校正来校正激活阈值。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，校正估计过程涉及减少至少一个不确定性，包括以下中的至少一项：

估计程序的校准；

传感器精度；

传感器灵敏度；

叶片重量；

叶片结构属性，特别地柔性。

9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，测量尖端到塔架距离使用测量装置，所述测量装置采用和/或包括以下中的至少一个：

雷达(248)，

至少一个激光器，其附接到塔架或风力涡轮机的任何表面。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述测量装置被配置成测量容纳叶片安装在的转子的机舱的一个或多个不同偏航位置的距离；和/或

其中，所述测量装置(248)特别地布置在风力涡轮机塔架处具有面向风向的最高概率的位置处。

11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，估计尖端到塔架距离包括以下中的至少一项：

测量叶片根部弯曲应变(111)；

测量或接收转子位置(113)；

导出叶片襟翼和/或叶片边缘方向上的叶片根部弯曲力矩；

基于叶片的刚度和/或叶片和/或塔架的机械属性导出平面外弯曲(OoP)和/或转子倾斜；

基于叶片的刚度属性和/或叶片的机械属性导出总叶片偏转和/或叶片到塔架距离，

其中估计距离与当叶片经过塔架时转子叶片的尖端和塔架的一部分之间的距离有关。

12.控制风力涡轮机的方法，所述方法包括：

执行根据前述权利要求之一所述的确定风力涡轮机的转子叶片尖端和塔架之间的距离的方法；

评估所确定的距离是否在允许的范围内；

如果所确定的距离不在允许的范围内，则基于该评估来控制风力涡轮机，特别地改变叶片桨距角以减小升力。

13.用于确定风力涡轮机(100、200)的转子叶片尖端(246a)和塔架(240)之间的距离(119)的装置(110)，所述装置包括：

处理器，其被配置为：

基于应变测量(111)来估计距离(114)；

接收测量距离(112)；

基于估计距离和测量距离来校正估计过程(115)；和

基于经校正的估计过程导出经校正的距离(119)，

其中校正估计过程包括：

形成估计距离和测量距离的比率；和

基于估计距离和测量距离的比率来计算至少一个校正参数。

14.风力涡轮机(100、200)，包括：

至少一个转子叶片(243a)；

应变传感器(247a)，其安装成使得能够测量叶片的根部应变；

距离测量装置(240)，其被配置成测量尖端到塔架距离；以及

根据前述权利要求所述的装置(210)。