JP2021505808A - 風力タービンタワーからブレードチップまでの測定システム - Google Patents
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Abstract
Description
−ブレードチップ部に配置され、ブレードチップ部を囲むまたは取り囲むインジケータストライプと、
−タワーを囲むまたは取り囲むインジケータリングであって、インジケータストライプからハブまでの距離に本質的に等しいハブからの距離においてタワーに配置されているインジケータリングと、
−画像面(image plane)すなわち第1の画像面を有するカメラすなわち第1のカメラであって、ロータ角度位置が検出位置と等しい場合、画像面すなわち第1の画像面内にインジケータストライプおよびインジケータリングを配置するように配向され、ロータ角度位置が検出位置と等しい場合、画像面すなわち第1の画像面に画像をデジタルに記録し、デジタルに記録された画像情報を、さらなる処理のために格納する、カメラすなわち第1のカメラと、
−デジタルに記録された画像情報を受信し、デジタルに記録された画像情報を使用して、インジケータストライプとインジケータリングとの間の物理的な分離距離を計算する画像プロセッサおよびチップタワークリアランス計算ユニットであって、物理的な分離距離は、ブレードチップからタワーまでのクリアランスを示すか、またはブレードチップからタワーまでのクリアランスである、画像プロセッサおよびチップタワークリアランス計算ユニットとをさらに備える。
別の実施形態によれば、ナセルは、タワーの上部に回転可能に取り付けられ、タワー軸の周りのヨーイング運動を可能にする。特に、上記ヨーイング運動は、ヨー角によって特徴付けられる。ヨー角は、タービンヨー角とも呼ばれる。好ましくは、カメラすなわち第1のカメラは、ナセルの内側に配置される。特に、インジケータリングは、タワーの直径を増加させるかまたは効果的に増加させるような材料厚さを有し、インジケータリングの材料厚さは、すべてのヨー角において、インジケータリングが、カメラすなわち第1のカメラに見えるままであることを可能にする。好ましくは、インジケータリングは、カメラの観察画像におけるインジケータリングの視認性を高めるために、カメラ観察軸に垂直な面(normal surface)を提供する。
さらに別の実施形態によれば、少なくとも1つのブレードは、長手方向軸に沿って延びる内部中空ボリューム(internal hollow volume)を有し、ブレードたわみ測定システムは、中空ボリュームの内側に配置されたカメラすなわち第2のカメラを備え、カメラすなわち第2のカメラは、画像面を有し、システムは、中空ボリュームの内側に、中空ボリュームの輪郭を描くブレード材料に固定して配置された少なくとも1つの反射体をさらに備え、少なくとも1つの反射体は、カメラすなわち第2のカメラの画像面で見ることができ、カメラすなわち第2のカメラは、画像面における少なくとも1つの反射体の位置を使用してブレードたわみ信号を計算する。
特に、チップタワークリアランスを決定するプロセスは、ブレードが最接近位置にある瞬間に画像面をフリーズして(freezing)デジタルで格納することと、デジタル画像を処理して、インジケータストライプ220およびインジケータリング230の画像を分離する最小ピクセル数を決定することと、関連付けられた物理的距離Δを計算することとを備える。
Δe=F(S1,S2,S3,S4,ω,β)を生成できる。
Δe=F(S1,S2,S3,S4,ω,β,Ω,U,S,T)を提供する。
Claims (7)
- 風力タービン(1)であって、タワー(10)と、ナセル(20)と、ハブ(110)および前記ハブに直角に取り付けられた少なくとも1つのブレード(100)であって、前記少なくとも1つのブレードは、ブレードチップ部を有し、前記ハブは、回転速度(ω)でハブ回転軸の周りを回転する、ハブ(110)および少なくとも1つのブレード(100)と、基準位置に対する前記ハブ回転軸の周りのロータ角度位置(Ω)の測定値を提供するロータエンコーダ(40)であって、前記ロータ角度位置は、前記少なくとも1つのブレードが地面の方を向き、前記タワーに平行であるときの検出位置(Ω0)である、ロータエンコーダ(40)とを備え、前記風力タービンは、タービン制御ロジックを実行するタービン制御システムを有し、
−前記ブレードチップ部に配置され、前記ブレードチップ部を囲むまたは取り囲むインジケータストライプ(220)と、
−前記タワーを囲むまたは取り囲むインジケータリング(230)であって、前記インジケータストライプから前記ハブまでの距離に本質的に等しい前記ハブからの距離において前記タワーに配置されているインジケータリング(230)と、
−画像面を有するカメラ(200)であって、前記ロータ角度位置が前記検出位置(Ω0)と等しい場合、前記画像面内に前記インジケータストライプおよびインジケータリングを配置するように配向され、前記ロータ角度位置が、前記検出位置(Ω0)と等しい場合、前記画像面に画像をデジタルに記録し、前記デジタルに記録された画像情報を、さらなる処理のために格納する、カメラ(200)と、
−前記デジタルに記録された画像情報を受信し、前記デジタルに記録された画像情報を使用して、前記インジケータストライプと前記インジケータリングとの間の物理的な分離距離を計算する画像プロセッサおよびチップタワークリアランス計算ユニットであって、前記物理的な分離距離は、前記ブレードチップからタワーへのクリアランスを示す、画像プロセッサおよびチップタワークリアランス計算ユニットとを特徴とする、風力タービン(1)。 - 前記物理的な分離距離は、前記タービン制御ロジックで使用するために前記タービン制御システムに送信されることをさらに備えた、請求項1に記載の風力タービン。
- −前記ナセル(20)は、前記タワー(10)の上部に回転可能に取り付けられ、タワー軸の周りのヨーイング運動を可能にし、前記ヨーイング運動は、ヨー角によって特徴付けられ、
−前記カメラ(200)は、前記ナセル(20)の内側に配置され、
−前記インジケータリング(230)は、前記タワー(10)の直径を効果的に増加させるような材料厚さを有し、前記インジケータリング(230)の前記材料厚さは、すべてのヨー角において、前記インジケータリング(230)が、前記カメラ(200)に見えるままであることを可能にする、請求項1または2に記載の風力タービン。 - 風力タービン(1)におけるブレードチップからタワーまでの距離を推定するための方法であって、前記風力タービンは、タワー(10)と、ナセル(20)と、ハブ(110)および前記ハブに直角に取り付けられた少なくとも1つのブレード(100)であって、前記少なくとも1つのブレードは、ブレードチップ部および長手方向軸を有し、前記ハブは、回転速度(ω)でハブ回転軸の周りを回転する、ハブ(110)および少なくとも1つのブレード(100)と、基準位置に対する前記ハブ回転軸の周りのロータ角度位置(Ω)の測定値を提供するロータエンコーダ(40)であって、前記ロータ角度位置は、前記少なくとも1つのブレードが地面の方を向き、前記タワーに平行であるときの検出位置(Ω0)であり、前記ロータ角度位置が前記検出位置(Ω0)に等しくなるたびに同期パルスが生成される、ロータエンコーダ(40)とを備え、前記風力タービンは、タービン制御ロジックを実行するタービン制御システムと、前記少なくとも1つのブレードが、前記タワーに対して最接近位置にあるときに、前記ブレードチップからタワーまでの距離を示す、チップタワークリアランス信号(Δ)を生成する測定システムとを備え、
−ブレードたわみ測定システムが、瞬間的なブレード形状を示す少なくとも1つのブレードたわみ信号(S1)を提供するステップであって、前記ブレードたわみ信号(S1)は、ロータ角度位置が、前記検出位置(Ω0)であるときに存在し、前記ロータ角度位置が、感知位置(Ω1)と等しいときに存在し、前記感知位置は、前記検出位置(Ω0)とは異なるロータ角度位置として定義される、提供するステップと、
−計算ユニットが、前記ブレードたわみ信号(S1)、前記チップタワークリアランス信号(Δ)、および前記同期パルスを受信するステップであって、前記計算ユニットは、前記同期パルスの到着時にデータベクトル({Δ,S1})を構築して、前記チップタワークリアランス信号(Δ)と前記ブレードたわみ信号(S1)との両方が、本質的に同じ瞬間に発生する値を表し、タービン運転中に生成されたデータベクトルの集合がテーブル(430)に収集され、前記テーブル(430)の長さは時間とともに増加する、受信するステップと、
−前記ロータ角度位置が、前記感知位置(Ω1)と等しいときに、前記計算ユニットが、前記ブレードたわみ信号(S1)を受信するステップであって、前記計算ユニットは、前記テーブル(430)を使用して、前記ブレードたわみ信号(S1)とチップタワークリアランス推定値(Δe)との機能関係(F)を定義し、前記機能関係(F)は、より多くのデータが前記データベクトル({Δ,S1})に追加されると更新され、前記機能関係(F)の精度が向上し、前記ブレードの構造の変化を獲得できるようになり、前記チップタワークリアランス推定値(Δe)は、前記タービン制御システムに送信される、受信するステップとを特徴とする、方法。 - 前記少なくとも1つのブレードが、前記ハブに回転可能に取り付けられて、前記長手方向軸の周りのピッチング運動を可能にし、前記ピッチング運動は、ピッチ角度(β)によって特徴付けられ、前記計算ユニットは、前記ピッチ角度(β)を示す信号を受信し、前記ピッチ角度(β)の値を、前記データベクトル({Δ,S1,ω})に含める、請求項4に記載の方法。
- 前記計算ユニットは、前記回転速度(ω)を示す信号を受信し、前記回転速度(ω)の値を、前記データベクトル({Δ,S1,ω})に含める、請求項4または5に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのブレードが、前記長手方向軸に沿って延びる内部中空ボリュームを有するステップをさらに備え、前記ブレードたわみ測定システムは、中空ボリュームの内側に配置されたカメラ(300)を備え、前記カメラは、画像面を有し、前記システムは、前記中空ボリュームの内側に、前記中空ボリュームの輪郭を描くブレード材料に固定して配置された少なくとも1つの反射体をさらに備え、前記少なくとも1つの反射体は、前記カメラ(300)の前記画像面で見ることができ、前記カメラ(300)は、前記画像面における前記少なくとも1つの反射体の位置を使用して前記ブレードたわみ信号(S1)を計算する、請求項4から6のいずれか一項に記載の方法。
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