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DE102009051411A1 - Device for determining airflow at rotor blade of wind turbine, has sensor unit measuring aerodynamic forces caused by airflow at mounting points at rotor blade and eliminating centrifugal forces at rotor blade during rotation of rotor blade - Google Patents

Device for determining airflow at rotor blade of wind turbine, has sensor unit measuring aerodynamic forces caused by airflow at mounting points at rotor blade and eliminating centrifugal forces at rotor blade during rotation of rotor blade Download PDF

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DE102009051411A1
DE102009051411A1 DE102009051411A DE102009051411A DE102009051411A1 DE 102009051411 A1 DE102009051411 A1 DE 102009051411A1 DE 102009051411 A DE102009051411 A DE 102009051411A DE 102009051411 A DE102009051411 A DE 102009051411A DE 102009051411 A1 DE102009051411 A1 DE 102009051411A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor blade
sensor means
sensor
airflow
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009051411A
Other languages
German (de)
Inventor
Georgios Pechlivanoglou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMART BLADE GmbH
Original Assignee
SMART BLADE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMART BLADE GmbH filed Critical SMART BLADE GmbH
Priority to DE102009051411A priority Critical patent/DE102009051411A1/en
Publication of DE102009051411A1 publication Critical patent/DE102009051411A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The device has a sensor unit (1) arranged at a rotor blade in an operating condition. The sensor unit measures aerodynamic forces caused by airflow at mounting points at the rotor blade, and eliminates centrifugal forces at the rotor blade during rotation of the rotor blade. The sensor unit detects different force directions of the striking airflow. The sensor unit has a resistance body (3) exposed to the airflow, and determines deformation and/or position change of the resistance body by the aerodynamic forces. The sensor unit is formed as force sensor, pressure sensor or surface element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Luftströmungen an einem Rotorblatt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Windkraftanlage mit einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for determining air flows on a rotor blade according to the preamble of claim 1 and a wind turbine with such a device.

Stand der TechnikState of the art

In modernen Windkraftanlagen wird regelmäßig eine Erfassung einer Windcharakteristik durch einen Windmesser an einer Gondel, an der der Rotor drehbar montiert ist oder an der Rotornabe realisiert.In modern wind turbines is regularly a detection of a wind characteristic by an anemometer on a nacelle on which the rotor is rotatably mounted or realized on the rotor hub.

Diese Techniken führen entweder zu Ungenauigkeiten, wenn hinter dem Rotor an der Gondel gemessen wird oder sind vergleichsweise komplex.These techniques either lead to inaccuracies when measuring behind the rotor on the nacelle or are comparatively complex.

Um eine räumliche Winderfassung vornehmen zu können, ist es bekannt, drei Aneometer einzusetzen, welche die drei räumlichen Richtungen repräsentieren. Die Kombination dieser Windmesser erlaubt dann eine vergleichsweise genaue Aussage über die Richtung einer angreifenden Windströmung.In order to make a spatial wind detection, it is known to use three anemometers, which represent the three spatial directions. The combination of these anemometers then allows a relatively accurate statement about the direction of an attacking wind flow.

Eine solche Vorgehensweise ist jedoch vergleichsweise aufwendig und damit teuer.However, such an approach is relatively complicated and therefore expensive.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsbedingungen an einem Rotorblatt einer Windkraftanlage vergleichsweise genau und kostengünstiger erfassen zu können.The invention has for its object to be able to detect the flow conditions on a rotor blade of a wind turbine comparatively accurate and cost-effective.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims advantageous and expedient developments of the invention are given.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Bestimmung von Luftströmungen an einem Rotorblatt einer Windkraftanlage mit Sensormitteln aus, die im Betriebszustand am Rotorblatt angeordnet sind.The invention is based on a device for determining air flows on a rotor blade of a wind power plant with sensor means, which are arranged in the operating state on the rotor blade.

Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Sensormittel in der Lage sind, an einer Montagestelle am Rotorblatt an der Montagestelle durch die Luftströmung verursachte Luftkräfte zu messen, und dass die Sensormittel zur zumindest annähernden Eliminierung von Zentrifugalkräften am Rotorblatt bei einer Rotation des Rotorblatts ausgestaltet sind.The essence of the invention lies in the fact that the sensor means are capable of measuring air forces caused by the air flow at a mounting location on the rotor blade at the mounting location, and in that the sensor means are designed for at least approximating elimination of centrifugal forces on the rotor blade during a rotation of the rotor blade ,

Durch diese Maßnahme wird nicht indirekt über zum Beispiel die Verwindung eines Rotorblatts die Krafteinwirkung auf das Rotorblatt gemessen, sondern direkt die Krafteinwirkung durch eine aerodynamische Luftströmung an einer Messstelle. Für diese Vorgehensweise lassen sich robuste und kostengünstige Sensoren einsetzen.By this measure, the force acting on the rotor blade is not indirectly measured, for example, the twist of a rotor blade, but directly the force by an aerodynamic air flow at a measuring point. Robust and cost-effective sensors can be used for this procedure.

Vorzugsweise werden alle Kräfte eliminiert, im besten Fall vollständig, die nicht direkt durch die Luftströmung verursacht sind.Preferably, all forces are eliminated, in the best case completely, which are not directly caused by the air flow.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzen die Sensormittel eine Elektronikeinheit, die in einer Weise ausgebildet ist, dass ein Messsignalanteil des Sensormittels, der aus einer Krafteinwirkung auf die Sensormittel stammt, die nicht durch die Luftströmung verursacht ist, zumindest in einem erheblichen Maße eliminiert werden kann.In a particularly preferred embodiment of the invention, the sensor means have an electronic unit which is designed in such a way that a measurement signal component of the sensor means, which originates from a force acting on the sensor means, which is not caused by the air flow, are eliminated, at least to a considerable extent can.

Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, dass eine Krafteinwirkung auf die Sensormittel, zum Beispiel durch Zentrifugalkräfte, bei einem drehenden Rotor nicht fälschlicherweise aerodynamischen Kräften zugeschrieben wird und daher bei der Auswertung beispielsweise ein falscher Angriffswinkel der Luftströmung errechnet wird. Ein Messsignal der Sensormittel kann insbesondere durch Erfassen der Drehzahl, mit welcher sich ein Rotorblatt dreht, um die Anteile aus der Zentrifugalkraft bereinigt werden. Zusätzlich können die Rotorblattposition und/oder die geometrischen Bedingungen der Messstelle und/oder Kennlinienfelder, die sich aus Testläufen unter unterschiedlichen Bedingungen stammen, herangezogen werden. Wird eine elektronische Messwertkorrektur vorgenommen, lassen sich Kraftsensoren einsetzen, die eine freie dreidimensionale Kraft-Erfassung erlauben.This procedure ensures that a force acting on the sensor means, for example by centrifugal forces, is not erroneously attributed to aerodynamic forces in a rotating rotor and therefore, for example, an incorrect angle of attack of the air flow is calculated during the evaluation. A measuring signal of the sensor means can be adjusted, in particular by detecting the rotational speed with which a rotor blade rotates, by the components from the centrifugal force. In addition, the rotor blade position and / or the geometric conditions of the measuring point and / or characteristic fields, which originate from test runs under different conditions, can be used. If an electronic measured value correction is carried out, force sensors can be used which allow free three-dimensional force detection.

Neben einer elektronischen Kompensation kann bereits eine mechanische Struktur der Sensormittel in Bezug auf eine vorgesehene Messstelle an einem Rotorblatt so abgestimmt sein, dass an dieser Messstelle zumindest in einem erheblichen Maße nur Messsignale aufgrund von Luftkräften an den Sensormitteln entstehen. Dazu ist es erforderlich, an der Messstelle die vorwiegend resultierende Kraftrichtung von Fliehkräften zu bestimmen und die Sensormittel so zu konstruieren, dass keine Kräfte erfasst werden, die in Richtung der Zentrifugalkraft verlaufen. Damit ist allerdings eine räumliche Beschränkung der prinzipiell erfassbaren Kraftrichtungen verbunden.In addition to electronic compensation, a mechanical structure of the sensor means with respect to an intended measuring point on a rotor blade may already be tuned such that only measuring signals due to air forces on the sensor means are produced at this measuring point, at least to a considerable extent. For this purpose, it is necessary to determine at the measuring point the predominantly resulting direction of force of centrifugal forces and to construct the sensor means in such a way that no forces are detected which run in the direction of the centrifugal force. However, this is associated with a spatial restriction of the principally detectable force directions.

In einer außerdem vorteilhaften Ausgestaltung ist es bevorzugt, wenn die Sensormittel dazu ausgebildet sind, verschiedene Kraftrichtungen einer angreifenden Luftströmung zu erfassen. Damit lässt sich der resultierende Angriffswinkel einer Strömung präzise bestimmen.In a further advantageous embodiment, it is preferred if the sensor means are designed to detect different directions of force of an attacking air flow. This allows the resulting angle of attack of a flow to be precisely determined.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Sensormittel einen Widerstandskörper, der der Luftströmung ausgesetzt ist. Mit einem im montierten Zustand von einer Oberfläche des Rotorblatts abstehenden Widerstandskörper ist es möglich, im kompletten Raumwinkelbereich über der Oberfläche resultierend angreifende aerodynamische Kräfte zu erfassen. Denkbar ist die Aufnahme von Deformationen bzw. Positionsveränderungen des Widerstandskörpers aufgrund der aerodynamischen Krafteinwirkung. Bei einer vergleichsweise einfachen Ausgestaltung der Erfindung wird zum Beispiel die Lageveränderung eines Teils eines Widerstandskörpers erfasst, der elastisch an dem verbleibenden Teil des Widerstandskörpers angebunden ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the sensor means comprise a resistance body which is exposed to the air flow is. With a resistance body protruding from a surface of the rotor blade in the mounted state, it is possible to detect resultant aerodynamic forces over the surface in the entire solid angle range. Conceivable is the recording of deformations or changes in position of the resistor body due to the aerodynamic force. In a comparatively simple embodiment of the invention, for example, the change in position of a part of a resistance body is detected, which is elastically connected to the remaining part of the resistance body.

Die Lageveränderung kann zum Beispiel über eine optische Erfassung erfolgen.The change in position can be done for example via an optical detection.

Denkbar ist jedoch auch eine in der Oberfläche des Rotorblatts eingelassene Anordnung eines Widerstandsköpers. Damit kann die Oberflächenströmung noch exakter bestimmt werden. Zum Beispiel werden Piezo-Druckkraftsensoren eingesetzt.It is also conceivable, however, a recessed in the surface of the rotor blade arrangement of a Widerstandsköpers. Thus, the surface flow can be determined even more precisely. For example, piezo pressure force sensors are used.

Durch die Ermittlung einer resultierenden, angreifenden aerodynamischen Kraft mit vergleichsweise hoher Genauigkeit, wird es möglich, an einer Windkraftanlage das Rotorblatt optimiert auszurichten und den Rotor insgesamt in günstigster Weise zu betreiben. Da eine genaue Erfassung unmittelbar am Rotorblatt erfolgt, wird ein Fehlbetrieb einer Windkraftanlage durch ungenaue Bestimmung der tatsächlichen Strömungsverhältnissen am Rotorblatt weitgehend vermieden.By determining a resulting, attacking aerodynamic force with comparatively high accuracy, it is possible to optimally align the rotor blade on a wind turbine and operate the rotor overall in the most favorable manner. Since an accurate detection takes place directly on the rotor blade, a malfunction of a wind turbine by inaccurate determination of the actual flow conditions on the rotor blade is largely avoided.

Die Genauigkeit der Vorrichtung zur Bestimmung von Luftströmungen an einem Rotorblatt lässt sich weiter erhöhen, wenn die Sensormittel mehrere Einzelsensoren umfassen. Beispielsweise ist ein Sensornetz oder eine linienförmige Anordnung von Sensoren entlang der Kontur einer Rotorblattoberfläche ausgebildet. Denkbar ist eine Kraft- bzw. Druckmessfolie, die insbesondere beidseitig am Profil des Rotorblatts angebracht ist, mit einer Vielzahl von Einzelkraft- bzw. Druckmesssensoren. Aus den Einzelmesswerten lässt sich die räumliche Windströmung an der Rotorblattoberfläche rekonstruieren.The accuracy of the device for determining air flows on a rotor blade can be further increased if the sensor means comprise a plurality of individual sensors. For example, a sensor network or a linear arrangement of sensors is formed along the contour of a rotor blade surface. Conceivable is a force or pressure measuring film, which is mounted in particular on both sides of the profile of the rotor blade, with a plurality of individual force or pressure measuring sensors. From the individual measured values, the spatial wind flow at the rotor blade surface can be reconstructed.

Derartige „Kraftmessfolien” können sich flächig an mehreren Stellen eines Rotorblatts, sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite des Rotorblatts angebracht werden. Dadurch lassen sich die Windströmungsverhältnisse direkt an diesen Stellen so präzise bestimmen, dass eine ausreichend genaue Einstellung des Rotorblatts im Betrieb vorgenommen werden kann.Such "force measuring foils" can be applied flat at several points of a rotor blade, both on the suction side and on the pressure side of the rotor blade. As a result, the wind flow conditions can be determined so precisely at these points that a sufficiently accurate adjustment of the rotor blade during operation can be made.

Denkbar ist auch die Anbringung einer Vielzahl von Einzelkraft- bzw. Druckmesssensoren mit einem Überzugelement an der Rotorblattoberfläche zum Beispiel einem schuhartig auf das Profil aufschiebbaren Element, in dem die Sensoren angeordnet sind. Dadurch ist kein bzw. kein nennenswerter Eingriff in die Rotorblattoberfläche erforderlich und durch das Überzugselement wird das Rotorblattprofil nicht nennenswert gestört.Also conceivable is the attachment of a plurality of individual force or pressure measuring sensors with a coating element on the rotor blade surface, for example, a shoe-like pushed onto the profile element in which the sensors are arranged. As a result, no or no significant intervention in the rotor blade surface is required and by the coating element, the rotor blade profile is not disturbed appreciably.

Durch einen optimierten Betrieb eines Rotorblatts kann die Effizienz einer Windkraftanlage erheblich verbessert werden.By optimizing the operation of a rotor blade, the efficiency of a wind turbine can be significantly improved.

Um die Sicherheit eines Rotors zu verbessern, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass die Sensormittel zumindest einen weiteren Einzelsensor umfassen, der nicht am Rotorblatt montiert ist, sondern zum Beispiel an der Rotornabe oder der Gondel bzw. am Turm der Windkraftanlage. Eine daraus ermittelte Windgeschwindigkeit und Windrichtung kann in Bezug gesetzt werden zu den am Rotorblatt ermittelten Werten für einen Angriffswinkel bzw. mehrere Angriffswinkel einer Luftströmung. Diese Werte sollten in einer vorgegebenen Beziehung zueinander stehen. Ansonsten wird vorzugsweise ein Fehlersignal ausgegeben.In order to improve the safety of a rotor, it is further proposed that the sensor means comprise at least one further individual sensor which is not mounted on the rotor blade, but for example on the rotor hub or the nacelle or on the tower of the wind turbine. A wind speed and wind direction determined therefrom can be related to the values determined on the rotor blade for an attack angle or a plurality of attack angles of an air flow. These values should be in a given relationship to each other. Otherwise, an error signal is preferably output.

Zeichnungendrawings

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below, giving further advantages and details.

Es zeigenShow it

1a und 1b einen schematischen Schnitt durch einen Windkraftsensor in zwei Messzuständen, 1a and 1b a schematic section through a wind force sensor in two states of measurement,

2 in dreidimensionaler schematischer Ansicht einen Abschnitt eines Rotorblatts mit Flächenmesselement und 2 in a three-dimensional schematic view of a portion of a rotor blade with surface measuring element and

3 einen schematischen räumlichen Schnitt durch ein Rotorblatt mit flächigem Druckmesselement. 3 a schematic spatial section through a rotor blade with flat pressure measuring element.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In den 1a und 1b ist ein Sensor 1 dargestellt, der einen Montagefuß 2 und einen daran elastisch montierten Widerstandskörper 3 umfasst. Zwischen dem Montagefuß 2 und dem Widerstandskörper 3 sitzt ein flexibles Zwischenstück 4.In the 1a and 1b is a sensor 1 shown, a mounting foot 2 and a resistance body elastically mounted thereon 3 includes. Between the mounting foot 2 and the resistor body 3 sits a flexible spacer 4 ,

Über eine Montagefläche 2a am Montagefuß 2 kann der Sensor 1 zum Beispiel an der Oberfläche eines Rotorblatts angeordnet werden.About a mounting surface 2a at the mounting foot 2 can the sensor 1 For example, be arranged on the surface of a rotor blade.

Im Widerstandskörper 3 ist ein Laserelement, z. B. ein Laserpointer 5, fest montiert. Ein Laserstrahl 5a trifft auf eine Sensorfläche 6a eines Sensors 6 an einem Auftreffpunkt 7. Zum Beispiel sind die Koordinaten des Auftreffpunkts 7 des Laserstrahls 5a auf die Sensorfläche 6a ermittelbar.In the resistance body 3 is a laser element, for. B. a laser pointer 5 , firmly mounted. A laser beam 5a meets a sensor surface 6a a sensor 6 at a hit point 7 , For example, the coordinates of the impact point 7 of the laser beam 5a on the sensor surface 6a determined.

Findet eine Kraftbeaufschlagung, insbesondere durch eine Luftströmung, am Widerstandskörpers 3 statt, führt der elastisch am Montagefuß 2 gelagerte Widerstandskörper 3 eine Positionsverlagerung durch. Dadurch ändert sich auch der Auftreffpunkt 7 des Laserstrahls 5a auf einer Sensorfläche 6a des Sensors 6.Finds a force, in particular by an air flow, on the resistor body 3 instead, the elastic leads to the mounting foot 2 mounted resistance body 3 a position shift by. This also changes the point of impact 7 of the laser beam 5a on a sensor surface 6a of the sensor 6 ,

Beispielsweise lässt sich die neue Koordinate des Auftreffpunkts 7 des Laserstrahls 5a auf der Sensorfläche 6a feststellen.For example, the new coordinate of the impact point can be set 7 of the laser beam 5a on the sensor surface 6a determine.

Aus dem Auftreffpunkt 7 (s. 1b) kann dann errechnet werden, mit welcher Kraft und in welche Richtung eine Windströmung am Widerstandskörper 3, und damit in unmittelbarer Nähe an einem Rotorblatt angreift.From the point of impact 7 (S. 1b ) can then be calculated with which force and in which direction a wind flow on the resistance body 3 , and thus in the immediate vicinity of a rotor blade attacks.

Damit lässt sich unmittelbar an der Messstelle ein Angriffswinkel (in Englisch: Angle of Attack, AoA) der anströmenden Luft ermitteln.Thus, an attack angle (in English: Angle of Attack, AoA) of the incoming air can be determined directly at the measuring point.

Ist ein derartiger Sensor an mehreren Stellen an einem Rotorblatt angeordnet, kann eine verlässliche Aussage über die Luftströmungssituation am Rotorblatt getroffen werden. Abhängig davon lässt sich wiederum das Rotorblatt gegebenenfalls in eine andere Verdrehwinkelposition bringen, damit am Rotorblatt ein gewünschtes Anströmverhalten auftritt. Auf diese Weise lässt sich ein Rotorblatt gegebenenfalls automatisch nachgeregelt immer in der optimalen Lage, gegebenenfalls auch Drehzahl betreiben, wodurch sich die Effektivität einer Windkraftanlage steigern lässt.If such a sensor is arranged at several points on a rotor blade, a reliable statement about the air flow situation on the rotor blade can be made. Depending on this, the rotor blade may in turn be brought into another angle of rotation position so that a desired flow behavior occurs on the rotor blade. In this way, a rotor blade can optionally automatically readjusted always in the optimal position, optionally also operate speed, which can increase the effectiveness of a wind turbine.

In 2 sind an einem Rotorblatt 20 Sensormittel in Form eines zum Beispiel aufclipsbaren Überzugelements 21 montiert. Das Überzugelement 21 erstreckt sich über eine Breite b entlang der Längserstreckung des Rotorblatts und zum Beispiel über die vollständige Profiltiefe von einer Profilnase 22 bis zu einer Profilhinterkante 23 des Rotorblatts 20. Gegebenenfalls auch auf beiden Seiten, d. h. sowohl auf der Druck- als auch auf der Saugseite des Rotorblatts.In 2 are on a rotor blade 20 Sensor means in the form of, for example, a clip-on covering element 21 assembled. The coating element 21 extends over a width b along the longitudinal extent of the rotor blade and for example over the full profile depth of a profile nose 22 up to a profile trailing edge 23 of the rotor blade 20 , Optionally also on both sides, ie both on the pressure side and on the suction side of the rotor blade.

Falls sich das Überzugelement 21 beidseitig des Profils erstreckt, kann es z. B. in der Art eines schuhartigen Aufschiebelements ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass in der Art eines Bandes das Überzugelement von der Hinterkante 23 beginnend über die Profilnase 22 führend zurück zur Profilhinterkante 23 gelegt und dort befestigt ist, gegebenenfalls Enden miteinander verbunden werden.If the coating element 21 extends on both sides of the profile, it may, for. B. be formed in the manner of a shoe-like Aufschiebelements. It is also conceivable that in the manner of a band, the coating element of the trailing edge 23 starting with the profile nose 22 leading back to the profile trailing edge 23 placed and fixed there, where appropriate, ends are connected together.

In einer Dicke des Überzugelements 21 sind vorzugsweise Kraft- bzw. Drucksensoren flächig angeordnet, um so eine Kraft- bzw. Druckkarte einer Strömung (durch Pfeile 24 symbolisiert) erstellen zu können, woraus sich dann die Strömungsverhältnisse am Rotorblatt rekonstruieren lassen. Abhängig davon kann dann eine optimierte Betriebsweise des Rotorblatts eingestellt werden. Denkbar ist auch eine Anordnung von mehreren derartigen Überzugelementen entlang der Längserstreckung des Rotorblatts 20. Alle Überzugselemente können dann präzise Kraft- bzw. Druckdaten liefern. Dazwischen liegende freie Bereiche lassen sich mit hinreichender Genauigkeit interpolieren.In a thickness of the coating element 21 Preferably, force or pressure sensors are arranged flat, so as to form a force or pressure map of a flow (by arrows 24 symbolizes) to create, from which can then reconstruct the flow conditions on the rotor blade. Depending on this, an optimized mode of operation of the rotor blade can then be set. Also conceivable is an arrangement of several such coating elements along the longitudinal extent of the rotor blade 20 , All coating elements can then deliver precise force or pressure data. Intervening free areas can be interpolated with sufficient accuracy.

3 zeigt einen Schnitt durch ein Rotorblatt 30, das über einen Umfang des Profils vollständig mit einem Überzugelement 21 überzogen ist. In einer Dicke d des Überzugelements 21 sind Kraft- bzw. Drucksensoren 31 entlang der Profilaußenseite in vorgegebenen Abständen verteilt angeordnet. Daraus lässt sich eine Druckverteilung entlang des Profils erstellen, wobei an Stellen zwischen den Kraft- bzw. Drucksensoren 31 sich Werte interpolieren lassen. In einer Längserstreckung 32 kann ein Überzugelement 21 ebenfalls mehrere Kraft- bzw. Drucksensoren 31 aufweisen, so dass sich mit den Druck- bzw. Kraftsensoren 31 eine Fläche bzw. ein Netz aufspannen lässt, oberhalb diesem eine Druckverteilung am Rotorblattprofil ermittelbar ist. 3 shows a section through a rotor blade 30 that covers a perimeter of the profile completely with a covering element 21 is covered. In a thickness d of the coating element 21 are force or pressure sensors 31 arranged distributed along the profile outside at predetermined intervals. From this, a pressure distribution along the profile can be created, taking in places between the force and pressure sensors 31 values can be interpolated. In a longitudinal extension 32 can be a coating element 21 also several force or pressure sensors 31 have, so that with the pressure or force sensors 31 a surface or a network can span, above this a pressure distribution on the rotor blade profile can be determined.

Eine gegebenenfalls resultierende Angriffsrichtung einer Strömung ist durch einen Pfeil 33 in 3 veranschaulicht.An optionally resulting attack direction of a flow is indicated by an arrow 33 in 3 illustrated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sensorsensor
22
Montagefußmounting
2a2a
Montageflächemounting surface
33
Widerstandskörperresistance body
44
flexibles Zwischenstückflexible intermediate piece
55
Laserelementlaser element
5a5a
Laserstrahllaser beam
66
Sensorsensor
6a6a
Sensorflächesensor surface
77
Auftreffpunktof impact
2020
Rotorblattrotor blade
2121
ÜberzugelementA coating element
2222
Profilnaseprofile nose
2323
ProfilhinterkanteTrailing edge
2424
Pfeilarrow
3030
Rotorblattrotor blade
3131
Kraft- bzw. DrucksensorForce or pressure sensor
3232
Längserstreckunglongitudinal extension
3333
Pfeilarrow

Claims (12)

Vorrichtung zur Bestimmung von Luftströmungen an einem Rotorblatt einer Windkraftanlage mit Sensormitteln (1, 21, 31), die im Betriebszustand am Rotorblatt (20, 30) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) in der Lage sind, an einer Montagestelle am Rotorblatt (20, 30) an der Montagestelle durch die Luftströmung verursachte Luftkräfte zu messen, und dass die Sensormittel (1, 21, 31) zur zumindest annähernden Eliminierung von Zentrifugalkräften am Rotorblatt (20, 30) bei einer Rotation des Rotorblatts (20, 30) ausgestaltet sind.Device for determining air flows on a rotor blade of a wind power plant with sensor means ( 1 . 21 . 31 ), which in the operating state on the rotor blade ( 20 . 30 ), characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) are able to (at a mounting location on the rotor blade ( 20 . 30 ) to measure air forces caused by the air flow at the mounting location, and that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) for at least approximate elimination of centrifugal forces on the rotor blade ( 20 . 30 ) during a rotation of the rotor blade ( 20 . 30 ) are configured. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) eine Elektronikeinheit besitzen, die in einer Weise ausgebildet ist, dass ein Messsignalanteil der Sensormittel (1, 21, 31), der aus einer Krafteinwirkung auf die Sensormittel stammt, die nicht durch die Luftströmung verursacht ist, zumindest in einem erheblichen Maße eliminiert werden kann.Device according to claim, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) have an electronic unit which is designed in such a way that a measurement signal component of the sensor means ( 1 . 21 . 31 ), which originates from a force on the sensor means, which is not caused by the air flow, can be eliminated, at least to a considerable extent. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) mit einer mechanischen Struktur in Bezug auf die Messstelle an einem Rotorblatt (20, 30) so abgestimmt sind, dass an dieser Messstelle zumindest in einem erheblichen Maße nur Messsignale aufgrund von Luftkräften entstehen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) with a mechanical structure in relation to the measuring point on a rotor blade ( 20 . 30 ) are tuned so that at least to a considerable extent only measuring signals due to air forces occur at this measuring point. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) einen Kraftsensor und/oder Drucksensor (31) aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) a force sensor and / or pressure sensor ( 31 ) exhibit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) dazu ausgebildet sind, verschiedene Kraftrichtung einer angreifenden Luftströmung zu erfassen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) are adapted to detect different force direction of an attacking air flow. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) einen Widerstandskörper (3) umfassen, der der Luftströmung ausgesetzt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) a resistance body ( 3 ) exposed to the air flow. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) dazu ausgebildet sind, eine Deformation und/oder Lageveränderung des Widerstandskörpers (3) durch aerodynamische Kräfte zu ermitteln.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) are adapted to a deformation and / or change in position of the resistance body ( 3 ) by aerodynamic forces. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) eine Lageveränderung zumindest eines Teils eines Widerstandskörpers aufgrund von aerodynamischen Kräften erfassen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) detect a change in position of at least part of a resistance body due to aerodynamic forces. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) mehrere Einzelsensoren (31) umfassen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) several individual sensors ( 31 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) als Flächenelement (21) ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) as area element ( 21 ) are formed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (1, 21, 31) zumindest einen Einzelsensor umfassen, der nicht für eine Montage am Rotorblatt ausgelegt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor means ( 1 . 21 . 31 ) comprise at least one individual sensor, which is not designed for mounting on the rotor blade. Windkraftanlage mit einem Rotor mit Rotorblättern und einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Wind turbine with a rotor with rotor blades and a device according to one of the preceding claims.
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