-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen
oder Durchbiegungen von Rotorblättern einer Windkraftanlage
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Bei
Windkraftanlagen gehören insbesondere die Rotorblätter
zu den am höchsten belasteten Bauteilen. Diese bestehen
meist aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und
sind als hohler Flügel ausgebildet, der an seinem Wurzelbereich
einseitig eingespannt ist. Derartige Rotorblätter sind
etwa 30 bis 80 m lang und besitzen eine Oberflächenbreite
ihrer aerodynamischen Schale von 2 bis 3 m und sind im Betriebszustand
starken seitlichen Windbelastungen ausgesetzt. Durch die einseitig
eingespannten Rotorblätter entstehen durch die Windbelastungen starke
Biegemomente innerhalb der aerodynamischen Schale die diese Rotorblätter
vorzugsweise in Windrichtung bis etwa 20 cm oder mehr durchbiegen können.
Darüber hinaus sind derartige Rotorblätter durch
ihre Drehung auch Fliehkräften, Sonnenbestrahlung, unterschiedlichen
Temperatureinflüssen sowie Eisansatz ausgeliefert, den
sie im Dauerbetrieb viele Jahre Stand halten müssen, um
einen wirtschaftlichen Betrieb der Windkraftanlage zu ermöglichen.
-
Aus
diesem Grund ist eine frühzeitige Erkennung von Schäden
oder Überlastungen sowohl in der aerodynamischen Schale
des Rotorblattes als auch an den tragenden Bauteilen innerhalb der
Rotornabe oder dessen Antriebswelle notwendig. Denn eine Reihe von
Schäden, insbesondere Risse oder Brüche in der
Schale, Sichtablösungen, Gurt- und Stegablösungen
sowie Abplatzungen könnten durch eine Überwachung
der Rotorblätter frühzeitig festegestellt und
behoben werden, um Totalschäden an der gesamten Anlage
zu vermeiden. Für derartige Rotorblätter sind
deshalb zahlreiche Maßnahmen und Einrichtungen zur Überwachung und
Prüfung der betriebs- und sicherheitsrelevanten Bereiche
bekannt, die meist auf der Erfassung relevanter physikalischer Größen
der betreffenden Bauteilbereiche beruhen.
-
So
ist aus der
DE
10 2005 017 054 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des
Zustandes von Rotorblättern an Windkraftanlagen bekannt.
Dazu ist im inneren des Rotorblattes im ersten Drittel nach dem
Wurzelbereich an der Innenschale ein Beschleunigungsaufnehmer befestigt,
der mit einer in der Rotornabe befindlichen Auswerteinheit über
ein geschirmtes Kabel verbunden ist. In der Auswerteeinheit werden
die von dem Beschleunigungsaufnehmer erfassten Körperschallsignale
in ihr Frequenzspektrum umgewandelt und durch Vergleich mit definierten
Schadens- oder Referenzspektren daraus mögliche Rotorblattschäden
oder Überlastungen ermittelt. Da die eigentlichen Wandlerelemente
mit ihren Speisespannungs- und Messleitungen innerhalb des Rotorblattes
angebracht sind, kann dies bei blitzschlagbedingten Überspannungen zu
Störungen der Überwachungsvorrichtung oder zum
Ausfall des Beschleunigungssensors führen.
-
Aus
der
DE 197 39 162
A1 ist eine Verstelleinrichtung für Rotorblätter
einer Windkraftanlage bekannt, bei der der Blattanstellwinkel entsprechend der
Windbelastung eingestellt wird. Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis
zu Grunde, dass bei starken Windbelastungen die Rotoren stark auf
Biegung beanspruchst werden. Dabei kommt es aufgrund des Anstiegs
der Windbelastung mit der Höhe des Rotorkreises zu einer
aerodynamischen Schubkraft eines in der oberen Hälfte befindlichen
Rotorblattes die erheblich höher ist als in der bodennahen
unteren Rotorkreishälfte. Dies führt bei jeder
Umdrehung zu einem zyklischen Verlauf der Biegemomente in den einzelnen
Rotorblättern, die zu einer Erhöhung der Materialermüdung
und damit zu einer Verringerung der Lebensdauer beitragen. Deshalb
sind nahe dem Wurzelbereich der Rotorblätter Dehnungsmessstreifen
auf der Innenwand der aerodynamischen Schale angebracht, die den
Biegedehnungsverlauf bei jeder Rotorumdrehung erfassen und in einer
in der Gondel angebrachten Regelvorrichtung durch eine Kabelverbindung
zuführen. Zur Vermeidung von derartigen Biegebelastungsschwankungen
der Rotorblätter wird der Anstellwinkel deshalb während
jeder Umdrehung auf Grund der ermittelten Biegebelastung nachgeregelt,
so dass es zu einer Vergleichmäßigung der zyklischen
Biegebelastung kommt, wodurch die Lebensdauer der Rotorblätter
verlängert werden soll. Bei dieser Windenergieanlage ist
allerdings nicht vorgesehen, mit den die Biegebelastung erfassbaren Dehnungsmessstreifen
maximal zulässige Windbelastungen oder Rotorschäden
zu ermitteln.
-
Aus
der
EP 1 075 600 B1 ist
eine Windturbine mit einer Überwachungsvorrichtung für
die Rotorblätter bekannt, die schädigende Vibrationen
oder Dehnungen in Folge zu großer oder ungleichmäßiger Kräfte
feststellen kann. Dazu ist vorzugsweise in jedem Rotorblatt ein
triaxialer Beschleunigungsaufnehmer an der Innenseite der Rotorschale
in einem vorgegebene Abstand vom Rotorfuß angebracht. Damit können
Beschleunigungen der aerodynamischen Schale angezeigt werden, die
von Blatt- oder Kantenvibrationen herrühren. Mit einer
Signalauswerteeinheit können aus den Sensorsignalen auch
die Eigenfrequenzen der Rotorblätter abgeschätzt
werden. Die Triaxialbeschleunigungssensoren sind in einer batteriegespeisten
Blackbox eingebaut, die die Vibrationssignale offensichtlich durch
eine Funkverbindung aus dem Inneren des Rotorflügels an
die Signalverarbeitungseinheit überträgt, die
durch einen Vergleich mit bekannten Signalmustern mögliche Überlastungen oder
Schänden anzeigt. Die im Rotorblatt angeordneten elektrischen
Aufnehmersysteme sind aber bei Blitzeinwirkungen sehr starken Überspannungen
und Erschütterungen ausgesetzt, die nur schwer verhindert
oder ausgefiltert werden können und so leicht zu Störungen
an dieser Überwachungsvorrichtung führen können.
-
Aus
der
DE 198 47 982
C2 ist eine weitere Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen
an den Rotorblättern einer Windkraftanlage bekannt. Bei
dieser Vorrichtung ist innerhalb der aerodynamischen Schale im Bereich
nahe der Rotorwurzel ein Längsstab vorgesehen. Dieser Längsstab
ist in zwei beabstandeten Halteblöcken gelagert, die direkt
an der inneren Rotorblattwand befestigt sind. An einem der Halteblöcke
ist vor dem Stabende ein durch einen definierten Luftspalt beabstandeter
Abstandsensor angeordnet. Bei einer seitlichen Durchbiegung der
Rotorblätter in Folge starker Windbelastung verlagert sich
deshalb auch der starre Längsstab innerhalb seiner Halteblöcke,
so dass dies durch den Abstandsensor in Folge einer Änderung
des definierten Luftspaltes erfassbar ist. Durch Vorgabe entsprechender
Verlagerungsgrenzen kann dies als Überlastung oder als Rotorschaden
angezeigt werden, wobei damit bei Extrembelastungen auch Abschaltungen
veranlasst werden können. Diese Vorrichtung erfordert zumindest
auch für den Abstandsensor die Verlegung einer störanfälligen
Kabelverbindung innerhalb der aerodynamischen Rotorschale.
-
Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
zur Erfassung von Schwingungen oder Durchbiegungen der Rotorblätter
einer Windkraftanlage zu schaffen, die möglichst störunempfindlich
ist und die Rotorschwingungen und -durchbiegungen innerhalb eines
größeren Rotorblattbereichs möglichst
genau erfasst.
-
Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung
gelöst. Weiterbildung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass durch den auslenkbaren Linearfaden
der Auslenkvorrichtung ein größerer Rotorblattbereich
von der Rotorwurzel bis in die Rotorspitze überwacht oder
geprüft werden kann, obwohl dazu keine verdrahteten und
störanfälligen Wandlerelemente innerhalb der aerodynamischen
Rotorschale befestigt werden müssen. Eine derartige Auslenkvorrichtung
mit einem Linearfaden hat gleichzeitig den Vorteil, dass dieser
im Grunde nur eine geringe beschleunigbare Masse aufweist, und deshalb
durch die rotierenden und mit Erschütterungen behafteten
Rotorblätter nicht auf Grund einer Eigenbeschleunigung
das Messergebnis der erfassten Rotorblattschwingungen oder Durchbiegungen beeinträchtigt
werden kann.
-
Die
Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass die elektrischen oder
optischen Wandlerelemente nicht innerhalb des ungeschirmten Rotorblattes
angeordnet sind, so dass zusätzliche Abschirmungen oder Überspannungsableiter
weitgehend entfallen können.
-
Durch
den ausserhalb der aerodynamischen Innenschale angeordneten Bezugspunkt
wird vorteilhafterweise erreicht, dass dieser von den Schwingungen
und Ausbiegungen des Rotorflügels unbeeinflusst bleibt
und somit nicht von gegenläufigen Schwingungen oder Durchbiegungen
in seiner Lage zum Messort veränderbar ist. Dabei ist insbesondere von
Vorteil, dass durch die mechanische Erfassung der Rotorauslenkung
keine Störsignale in die Wandlerelemente gelangen können,
die durch eine aufwendige Filterung von den Nutzsignalen getrennt werden
müssten.
-
Eine
besondere Ausbildung der Erfindung mit einem Linearfaden aus einem
hochfesten faserverstärktem Kunststoff (GFK) hat den Vorteil,
dass dieser etwa das gleiche Temperaturverhalten aufweist wie die
aerodynamische Rotorblattschale, so dass Temperaturkompensationsmaßnahmen
wegen unterschiedlicher Ausdehnung nicht nötig sind.
-
Bei
einer weiteren besonderen Ausbildung der Erfindung mit einer am
Lagerring des Rotorflügels angeordneten Wandlereinheit
hat den Vorteil, dass sich dadurch die Lage der Auslenkvorrichtung zur
Wandlereinheit auch bei einer Verstellung des Anstellwinkels nicht ändern
kann, so dass damit automatisch stets die gleiche Richtung der Auslenkung des
Rotorflügels erfasst wird.
-
Eine
zusätzliche besondere Ausbildung der Erfindung weist eine
Wandlereiheit auf, in der die Auslenkung des Rotorblattes in zwei
oder allen drei Raumachsen erfasst wird, was den Vorteil hat, dass damit
nahezu alle möglichen Betriebszustände und Schäden
an der Rotorschale erfasst und ausgewertet werden können.
Insbesondere sind damit sowohl unzulässige Windbelastungen, überhöhte
Rotordrehzahlen, unzulässige Unwuchten, Eisbesatz sowie
abrupte Abbremsungen oder Beschädigungen an den Naben oder
im Generatorenbereich ermittelbar.
-
Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, dass
in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Rotorflügels mit daran angeordneter Überwachungsvorrichtung,
und
-
2 eine
schematische Darstellung eines mit einer Rotorwurzel verbundenen
Lagerrings und einer daran angeordneten Aufnehmereinheit einer Überwachungsvorrichtung.
-
In 1 der
Zeichnung ist eine Überwachungsvorrichtung schematisch
dargestellt, die eine Auslenkvorrichtung 4 innerhalb des
Rotorflügels 1 und eine Aufnehmereinheit 5 außerhalb
der aerodynamischen Schale des Rotors 1 enthält,
wobei die Auslenkvorrichtung 4 die seitliche Durchbiegung
des Rotorflügels 1 erfasst und diese auf die Aufnehmereinheit 5 überträgt,
die diese mittels eines Wandlerelements 7 in eine der Rotordurchbiegung
proportionales Signal umwandelt.
-
Der
schematisch dargestellte Rotorflügel 1 ist Teil
einer nicht dargestellten Windkraftanlage und bildet mit einem weiteren
um 180° versetzten Flügel den Rotor, der mit seiner
Nabe über eine Antriebswelle mit einem Generator verbunden
ist. Der Rotorflügel 1 besitzt beispielsweise
eine Länge von ca. 50 m und an seiner Wurzel einen kreisförmigen
Innendurchmessern von ca. 2 m. Der Rotorflügel 1 ist
innen hohl und verfügt über eine aerodynamische
Rotorschale 2, die in der Regel aus einem glasfaserverstärktem
Kunststoff (GFK) besteht und die an einem metallenen Lagerring 3 befestigt
ist.
-
Ein
derartiger Lagerring 3 ist in 2 der Zeichnung
näher dargestellt. Der Lagerring 3 ist in einem
Lagergehäuse 8 innerhalb einer nicht dargestellten
Gondel drehbar gelagert, um den Rotorflügel 1 in
den gewünschten Anstellwinkeln zur Windrichtung auszurichten.
Da ein derartiger Rotorflügel 1 im Dauerbetrieb
unterschiedlichen Windbelastungen, Windturbulenzen und auch einem
Eisbesatz ausgesetzt ist, entstehen an seiner aerodynamischen Schale 2 niederfrequente
Schwingungen und Durchbiegungen in allen drei Raumachsen, die zu
Materialschäden oder Materialüberlastungen führen
können oder durch diese bedingt sind. Dabei können
insbesondere abrupte Durchbiegungen in Kantenrichtung X oder in
Blattrichtung Y einen Bruch der Rotorschale 2 oder eine
unzulässige Windbelastung als Ursache haben. Bei längerer
Betriebsdauer kann aber auch durch eine verhältnismäßig geringe
zyklische Wechselbelastung eine Materialermüdung auftreten,
die sich langfristig in einer Veränderung der Rotorblattdurchbiegung
oder des Schwingungsverhaltens äußert. Um diese
schädigenden Belastungen oder bereits eingetretene Schäden
erfassen zu können, wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung eingesetzt.
-
In 1 der
Zeichnung ist eine derartige Überwachungsvorrichtung schematisch
dargestellt, die nur eine Biegerichtung und zwar vorzugsweise die
Rotorblattschwingungen bzw. -blattdurchbiegungen in Y-Richtung und
zwar in Windrichtung quer zur flachen Schalenoberfläche
erfasst. Dazu ist innerhalb der aerodynamischen Rotorschale 2 auf
dem verstärkten Kunstfaserwerkstoff eine Auslenkvorrichtung 4 angebracht,
die im wesentlichen aus einem linearen hochfesten Faden 9 aus
einem faserverstärktem Kunststoff besteht. Dieser Linearfaden 9 besitzt vorzugsweise
einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm und ist innerhalb der Rotorschale 2 in
dessen Längsrichtung an einer Befestigungseinheit 10 mit
einem seiner beiden Enden fest verbunden. Die Befestigungseinheit 10 ist
etwa 15 m vom Lagerring 3 entfernt im Blattinneren an einer
Wandung der flachen Rotorschalenseite vorzugsweise in deren Mitte
angebracht. Dadurch wird die Befestigungseinheit 10 entsprechend
der Ausbiegung des Rotorflügels 1 meist in Windrichtung
mit dem Rotorflügel 1 ausgelenkt. Dabei ist der
Abstand abhängig von der Flexibilität des Rotorblattes
und beträgt in der Praxis meist zwischen 2 m und 15 m.
Vorzugsweise ist dabei der Kunstfaserfaden 9 noch an einer
Zugfeder 11 angeordnet, damit dieser stets mit einer einmal
vorgegebenen Spannkraft linear ausgerichtet bleibt. Dazu ist die
Befestigungseinheit 10 so ausgebildet, dass der Linearfaden 9 von
der Innenwandung der Rotorschale 2 beabstandet ist und
zwar auch so weit, dass er bei maximaler seitlicher Auslenkung die
Rotorschale 2 nicht berühren kann.
-
Mit
seinem gegenüberliegenden zweiten Ende ist der Kunstfaserfaden 9 in
der Aufnehmereinheit 5 befestigt. In dieser ist eine Spannrolle 12 vorgesehen,
die gegen die Federkraft der Befestigungseinheit 10 über
eine Zahnratsche arretierbar ist, so dass der Faden 9 mit
einer vorgegebenen Spannkraft stets linear zwischen der Aufnehmereinheit 10 und dem
Befestigungspunkt 16 an der Rotorinnenwand gespannt ist.
Dabei kann die Spannkraft der kreisrunden Spannrolle 12 als
Befestigungselement durch ein bestimmtes Drehmoment vorgegeben werden, mit
dem die Empfindlichkeit der Vorrichtung einstellbar ist. Bei einer
besonderen Ausbildung der Erfindung ist dafür eine Spannkrafteinstellvorrichtung
vorgesehen, bei der über ein Getriebemotor die Spannkraft
automatisch mit einem vorgegebenen Wert eingestellt und in gewissen
Zeitabständen nachgeregelt werden kann.
-
Zum
Schutz des Linearfadens 9 kann dieser bei einer weiteren
besonderen Ausführungsart zwischen der Aufnehmereinheit 5 und
der Befestigungseinheit 10 vorzugsweise von einem nicht
dargestellten Schutzrohr umgeben sein, das gelenkig mit der Befestigungseinheit 10 und/oder
der Aufnehmereinheit 5 verbunden ist. Dadurch bildet die Überwachungsvorrichtung
eine Baueinheit, der eine Fadenlänge vorgegeben ist. Durch
das Schutzrohr kann der Linearfaden 9 vorgespannt werden,
wobei die Baueinheit vorzugsweise eine Länge von 1 bis
5 m aufweist. Bei größeren Überwachungsabschnitten
sind auch längere Baueinheiten ausführbar, die
aus Transportgründen auch mit Telekopschutzrohren versehen
werden können.
-
In
der Aufnehmereinheit 5 ist noch ein Wandlerelement 7 vorgesehen,
das mit dem Linearfaden 9 verbunden ist. Dieses Wandlerelement 7 kann
einen empfindlichen Kraftaufnehmer darstellen, der über einen
Quersteg 13 mit den von der Spannrolle 12 beabstandeten
Linearfaden 9 kraft- oder formschlüssig verbunden
ist. Dabei ist der Kraftaufnehmer 7 mit seiner Krafteinleitungsseite 14 mit
dem Quersteg 13 und mit seiner Kraftaufnahmeseite 15 mit
dem Gehäuse der Aufnehmereinheit 5 verbunden.
Der Längsabstand zwischen der Spannrolle 12 und
dem Quersteg 13 wird dabei so gewählt, dass die
Kraft bei einer Seitenauslenkung des Linearfadens 9 eine
hinreichende Signalauflösung bewirkt, wobei bereits ein
Abstand von ca. 5 bis 10 cm vom zweiten Einspannende ausreichend
ist. Dabei muss die Aufnehmereinheit 10 zumindest bei der
Erstmontage so ausgerichtet werden, dass der Linearfaden 9 von
seinem Einspannende den Bezugspunkt 17 bis zum Befestigungspunkt 16 eine
gerade Ausrichtung besitzt, so dass ohne eine Rotorblattauslenkung
keine Kraft in den Kraftaufnehmer 7 eingeleitet wird. Zu
einer derartigen Kalibrierung des Kraftaufnehmers kann die kreisrunde Spannrolle 12 auch
auf eine exzentrischen Montageplatte angeordnet oder die Spannrolle 12 in
exzentrischer Form zu ihrer Drehachse ausgebildet sein. Durch eine
entsprechende Drehung der exzentrischen Montageplatte oder der exzentrischen
Spannrolle könnte dann der Kraftaufnehmer kalibriert werden,
in dem er ohne Auslenkung des Rotorblattes 1 kein oder
ein definiertes Ausgangssignal abgibt. Durch eine motorisch angetriebene
Verstellung der exzentrischen Montageplatte oder der exzentrischen Spannrolle 12 könnte
eine derartige Kalibrierung auch automatisch erfolgen und ist in
regelmäßigen Abständen als erneute Kalibrierung
wiederholbar. Dies würde zu einer erheblichen Vereinfachung
bei der Montage und Kalibrierung der Überwachungsvorrichtung
führen.
-
Bei
entsprechender Empfindlichkeit ist auch denkbar, den Kraftaufnehmer
7 direkt
und gelenkig zwischen dem zweiten Einspannende als Bezugspunkt
17 des
Linearfadens
9 und seiner Krafteinleitungsseite
14 vorzusehen.
Als Wandlerelemente
7 sind auch Kraftaufnehmer mit optischen
Dehnungsmessstreifen nach der
DE 10 2005 030 751 A1 einsetzbar, die wesentlich
unempfindlicher gegen eine elektromagnetische Beeinflussung oder
gegen Überspannungen sind. Bei einer weiteren denkbaren
Ausführungsart kann die Auslenkung des Linearfadens
9 auch
direkt mit Hilfe von Abstandssensoren vorzugsweise von optischen
oder induktiven Abstandssensoren erfasst werden.
-
Die
Aufnehmereinheit 5 besteht vorzugsweise aus einem abgeschirmten
Metallgehäuse, das wie in 2 der Zeichnung
dargestellt an der Innenwandung des Lagerrings 3 außerhalb
der Rotorschale 2 als Bezugspunkt 17 befestigt
ist. Der Bezugspunkt 17 kann aber auch an anderer Stelle
außerhalb der aerodynamischen Rotorschale 2 des
Rotorflügels 1 angeordnet werden, wobei aber sichergestellt
sein muss, dass sich die Auslenkung des Linearfadens 9 auch
bei einer Änderung des Anstellwinkels nicht verändert,
wie z. B. auf deren Drehachse. Durch den Kraftaufnehmer 7 wird
bei einer seitlichen Auslenkung des Rotorflügels 2 in
Flügelrichtung Y über den Quersteg 13 die
eingeleitete Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt, das der
Auslenkung bzw. Durchbiegung oder der niederfrequenten Schwingung
des Rotorflügels 1 proportional ist. Deshalb ist die
Aufnehmereinheit 5 noch mit einer Auswertevorrichtung 6 elektrisch
verbunden, in der die Aufnehmersignale ausgewertet, angezeigt oder
auf andere Art signalisiert werden können. Dazu werden
der Auswertevorrichtung 6 entsprechende Referenz- oder
Grenzwerte vorgegeben, die z. B. eine maximal zulässige
seitliche Durchbiegung Y angeben, bei dessen erreichen ein Überlastfall
angezeigt und/oder die Rotorblätter 1 in ihrem
Anstellwinkel verändert und/oder die Windkraftanlage insgesamt
stillgesetzt werden soll. In der Auswertevorrichtung 6 können auch
starke zeitliche Veränderungswerte vorgegeben und mit erfassten
Schwingungs- oder Durchbiegungswerten verglichen werden, die z.
B. bei einem bekannten Rotorschaden auftreten können und
eine sofortige Reparatur oder Abschaltung bedürfen.
-
Des
weiteren kann eine derartige Vorrichtung auch zu Prüfzwecken
eingesetzt werden, bei der die Biegefestigkeit des Rotorblattes 1 oder
dessen Materialermüdungserscheinungen ermittelt werden. Bei
einer speziellen Ausbildungsart der Vorrichtung hat sich auch als
vorteilhaft erwiesen, in jeden der zwei Rotorblätter 1 eine
separate Überwachungsvorrichtung vorzusehen, wodurch sich
Schäden durch den Vergleich der einzelnen Messwerte jedes
Rotorflügels 1 bei gleicher Rotorstellung ableiten
lassen. Dazu können die erfassten Messwerte in einer programmgesteuerten
elektronischen Auswerte- oder Rechenvorrichtung 6 erfasst
und gespeichert werden, um diese Messwerte mit den anderen Rotormesswerten
in der gleichen Rotorstellung zu vergleichen.
-
Bei
einer besonderen Ausbildung der Erfindung könnten in dem
Rotorblatt 1 gegenüberliegend auch zwei separate Überwachungsvorrichtungen
angeordnet sein. Dazu müsste zumindest auf den gegenüberliegenden
flachen Rotorinnenfläche zwei Auslenkvorrichtungen 4 vorgesehen
werden, deren Auslenkungen sowohl in einer gemeinsamen Aufnehmereinheit 5 oder
zwei gegenüberliegend angeordneten getrennten Aufnehmereinheiten 5 erfasst werden
könnten. Eine unterschiedliche Auslenkung in Blattrichtung
Y würde dabei eine Torsion des Rotorblattes 1 um
eine seiner Längsachsen bedeuten. Deshalb könnte
dann bei einer entsprechenden Auslenkung des Rotorblattes 1 auch
das Drehmoment um eine Längsachse des Rotorblattes und
damit die Torsion des Rotorblattes 1 überwacht
werden.
-
In 2 der
Zeichnung ist insbesondere eine Überwachungsvorrichtung
für ein Rotorblatt 1 schematisch dargestellt,
mit der die Vibrationen und/oder Durchbiegungen des Rotorblattes 1 in
mindestens zwei oder allen drei Raumachsen X, Y, Z erfassbar ist.
Dazu sind in der Aufnehmereinheit 5 vorzugsweise zwei oder
drei Kraftaufnehmer 7 vorgesehen, die die Fadenspannung
nicht nur bei einer Durchbiegung in Flügel- oder Windrichtung
(Y), sondern auch in Richtung der Kanten (X) und/oder in Flügellängsrichtung
(Z) erfassen. Die Kraftaufnehmer 7 sind dazu vorzugsweise
in zwei oder alle drei um 90° versetzten Raumachsen (X-,
Y-, Z-Richtung) angeordnet und so mit dem Linearfaden 9 verbunden, dass
sie deren Spannungskraftkomponenten getrennt erfassen.
-
Dabei
kann aus der zusätzlichen Kantendurchbiegung (X) auf Kurzschlüsse
im Generator oder auf plötzliche Wellenschäden
der Antriebswelle geschlossen werden. Deshalb werden in der speziellen
Auswertevorrichtung 6 zunächst alle Richtungskomponenten
gesondert erfasst und in separaten Auswerteschaltungen 18 für
jede der zwei oder drei Raumrichtungen X, Y, Z ausgewertet und angezeigt oder
in einer nachfolgenden Datenverarbeitungsanlage weiterverarbeitet.
Auch bei starkem Eisbesatz an den Rotorblättern 2 entstehen
Durchbiegungen in Kantenrichtung X, die eine Enteisung verlangen
und als Kantenschwingungen oder Kantendurchbiegungen ΔX
separat angezeigt werden können.
-
Aus
der Erfassung der Fadenspannung in Rotorlängsrichtung Z,
kann insbesondere auf erhöhte Fliehkräfte bei Überschreitung
einer vorgegebenen maximalen Drehzahl geschlossen werden, so dass
dieses durch Vergleich mit einer Referenzfadenspannung bei einer
bestimmten Drehzahlvorgabe in einer dafür vorgesehenen
separaten Auswerteschaltung 18 ermittelt und als Drehzahlüberschreitung
anzeigbar ist. Somit sind mit der Erfassung der zwei oder drei Biegerichtungen
X, Y, Z nahezu alle möglichen Rotorschäden und/oder
Betriebszustände erfassbar und durch entsprechende Vorgaben
und Rechenprogramme ermittelbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005017054
A1 [0004]
- - DE 19739162 A1 [0005]
- - EP 1075600 B1 [0006]
- - DE 19847982 C2 [0007]
- - DE 102005030751 A1 [0026]