專利名稱：用于雷擊探測(cè)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)中探測(cè)雷擊的裝置。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)力渦輪機(jī)處于暴露的地點(diǎn)并且由于其高度，所以風(fēng)力渦輪機(jī)成為了雷擊的優(yōu)選點(diǎn)。在這種情形中，大量的能量被耗散到風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中。根據(jù)指南IEC 61400-M利用所謂的“1”的“雷擊防護(hù)等級(jí)(LPL) ”來對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)是已知的。為此，風(fēng)力渦輪機(jī)必需能夠經(jīng)受10MJ/0hm的特定能量，其中具有200kA 的相應(yīng)峰值電流水平。雷擊需要被探測(cè)和跟蹤，以便風(fēng)力渦輪機(jī)部件沒有故障。如果探測(cè)到故障，那么風(fēng)力渦輪機(jī)需要盡早停止，以防止進(jìn)一步的損壞。對(duì)于在風(fēng)力渦輪機(jī)中的雷擊探測(cè)，存在兩種現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)。第一種系統(tǒng)使用了許多個(gè)磁性卡片。這些卡片被沿著“富蘭克林桿(Franklin rods) ”放置，或者沿著用在風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)或用于風(fēng)力渦輪機(jī)的向下導(dǎo)體放置。這些磁性卡片用于探測(cè)磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)由雷電流的流動(dòng)產(chǎn)生。磁性卡片是便宜的，因而該系統(tǒng)也是便宜的。但磁性卡片不能被遠(yuǎn)程讀出，技術(shù)人員必需手動(dòng)拾取卡片并且使用專門的讀卡器來對(duì)它們進(jìn)行檢查。而且，如果磁性卡片探測(cè)到預(yù)定峰值電流值，那么它需要被更換。因而，可能會(huì)探測(cè)到許多次打擊，但僅最大峰值電流將被磁性卡片存儲(chǔ)。該水平被限制到大約llOkA。第二種系統(tǒng)使用了所謂的“ Jomitek系統(tǒng)”，并且特別適用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)。該系統(tǒng)基于被放置在風(fēng)力渦輪機(jī)底部處外側(cè)的兩個(gè)線圈。當(dāng)雷電流被從塔向下傳導(dǎo)至地時(shí)，在塔的周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)通過這兩個(gè)線圈來探測(cè)。第二種系統(tǒng)可以通過渦輪機(jī)監(jiān)控組遠(yuǎn)程讀出。但是該系統(tǒng)僅輸送簡(jiǎn)單的“標(biāo)記信號(hào)”，如果存在標(biāo)記信號(hào)，則風(fēng)力渦輪機(jī)被雷電擊中。沒有更多的可用信息，例如，沒有關(guān)于電流水平等等的信息。第二種系統(tǒng)需要兩個(gè)線圈，所述兩個(gè)線圈位于塔的外側(cè)，處于同一水平面中，并且在它們之間存在確切的180度相角。因而，該系統(tǒng)難以安裝。此外，第二種系統(tǒng)需要位于塔外側(cè)上的焊接螺母。這不是塔設(shè)計(jì)者所想要的，因?yàn)楹附庸に囆枰竦乃?，而這增加了塔的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是在考慮了成本的情況下提供一種以可靠且簡(jiǎn)單的方式在風(fēng)力渦輪機(jī)上探測(cè)雷擊的改善的裝置。該目標(biāo)通過權(quán)利要求1的特征得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的對(duì)象。根據(jù)所發(fā)明的裝置，風(fēng)力渦輪機(jī)包括臭氧傳感器。臭氧傳感器位于風(fēng)力渦輪機(jī)部件的附近。以將雷電流(其由擊到風(fēng)力渦輪機(jī)的雷電造成)傳導(dǎo)通過該部件的方式來構(gòu)造和布置該部件。并且，以這樣的方式來構(gòu)造和布置該部件，即，雷電流導(dǎo)致產(chǎn)生一定量臭氧氣體的電暈，該臭氧氣體通過臭氧傳感器探測(cè)。優(yōu)選地，通過至少一個(gè)臭氧傳感器來控制風(fēng)力渦輪機(jī)中最暴露的零部件，如葉片。為了該目的，臭氧傳感器可以位于葉片結(jié)構(gòu)內(nèi)。例如，該傳感器可以位于葉片的腔內(nèi)。優(yōu)選地，臭氧傳感器由一種抵抗周圍環(huán)境沖擊的覆蓋物或外殼來加以保護(hù)。例如， 該傳感器被保護(hù)以免受紫外輻射，紫外輻射可能會(huì)影響該傳感器的臭氧測(cè)量結(jié)果。優(yōu)選地，臭氧傳感器位于電刷和火花隙附近，電刷和火花隙用在風(fēng)力渦輪機(jī)中以電連接風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。例如，這種電刷或火花隙可以用在變槳軸承(pitch bearing)處，在需要時(shí)，變槳軸承用來改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的傾角(pitch)。電刷還被用來將風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙連接于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔。電刷和火花隙還被用在風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸上且位于轂和機(jī)艙之間。為了該電連接，電刷優(yōu)選由實(shí)心的碳和/或銅制成。擊中風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的雷電導(dǎo)致了確定的雷電流。該電流借助于向下導(dǎo)體被從葉片的打擊點(diǎn)傳導(dǎo)到葉片根部。例如，該向下導(dǎo)體是葉片的集成零部件。雷電流被傳送通過傾角系統(tǒng)，從而傳送通過電刷到達(dá)機(jī)艙。電刷被用于電連接，但是該電連接并非“牢固且固定的”連接。電刷僅沿著指定部件的專用表面滑動(dòng)或滑行。由于該特定的接觸情形，所以在雷電流流動(dòng)通過電刷時(shí)將形成電暈(從電刷發(fā)出)。由于該電暈的緣故，將產(chǎn)生一定量的臭氧氣體O3，其借助于臭氧傳感器被探測(cè)。因而，臭氧傳感器優(yōu)選被定位成接近電刷。臭氧傳感器用來探測(cè)由雷擊引起的臭氧的顯著增加。如果葉片-傾角系統(tǒng)的電刷被監(jiān)控，那么臭氧傳感器位于風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi)。 由于該傳感器與周圍環(huán)境影響隔離開，因而該傳感器對(duì)于如紫外輻射之類的環(huán)境沖擊不敏感。由于臭氧傳感器被廣泛用在其它技術(shù)領(lǐng)域中(例如，氣象學(xué))，因而所發(fā)明的裝置非常便宜。所發(fā)明的裝置易于安裝，因?yàn)樵谑袌?chǎng)上有許多“準(zhǔn)備好被實(shí)施的方案”可用。這些方案中的一些設(shè)置甚至可以是遠(yuǎn)程控制式的。


借助于附圖，本發(fā)明被更加詳細(xì)地示出。圖1示出了本發(fā)明的裝置。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選地，所發(fā)明的裝置位于如這里所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙1中。但是，風(fēng)力渦輪機(jī)的其它零部件(例如，轂)也可以通過所發(fā)明的裝置來進(jìn)行防護(hù)。
該機(jī)艙包含轉(zhuǎn)動(dòng)單元8，例如風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸，或者例如傾角系統(tǒng)，或者例如橫擺系統(tǒng)，等等。轉(zhuǎn)動(dòng)單元8通過電刷5與風(fēng)力渦輪機(jī)的其它部件(這里沒有具體示出)電連接。 在該特定情形中，電刷5將轉(zhuǎn)動(dòng)單元8最終連接于風(fēng)力渦輪機(jī)的接地系統(tǒng)4。臭氧傳感器2被布置成或定位成接近電刷5。例如，臭氧傳感器2和電刷5優(yōu)選位于如機(jī)艙1之類的或多或少封閉的容積中。因而，臭氧傳感器2不受環(huán)境效應(yīng)的影響；臭氧傳感器2基于預(yù)期臭氧測(cè)量結(jié)果而不受干擾。優(yōu)選地，臭氧傳感器2被連接于風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)3。這使得如果需要的話，風(fēng)力渦輪機(jī)能夠發(fā)送報(bào)警信號(hào)。例如，該報(bào)警可以被發(fā)送到遠(yuǎn)程控制器。如果雷電LTN擊中了機(jī)艙1，那么將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的雷電流9。雷電流9的雷電峰值電流 導(dǎo)致了轉(zhuǎn)動(dòng)單元8和電刷5相對(duì)于接地器4的電勢(shì)的升高。由于此，將在電刷5處并且通過電刷5發(fā)出電暈6。由于電暈6，產(chǎn)生了臭氧氣體7，臭氧氣體7通過根據(jù)本發(fā)明的臭氧傳感器2來探測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種在風(fēng)力渦輪機(jī)處探測(cè)雷擊的裝置其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括臭氧傳感器；其中所述臭氧傳感器被定位成接近所述風(fēng)力渦輪機(jī)的部件；其中所述部件以這樣的方式構(gòu)造和布置，即，使得由擊中所述風(fēng)力渦輪機(jī)的雷擊所造成的雷電流傳導(dǎo)通過所述部件；其中所述部件以這樣的方式構(gòu)造和布置，即，使得所述雷電流導(dǎo)致電暈，而所述電暈產(chǎn)生一定量的臭氧氣體，所述臭氧氣體由所述臭氧傳感器探測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述臭氧傳感器是遠(yuǎn)程控制式的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述臭氧傳感器由外殼或殼體覆蓋，以便防止周圍環(huán)境的影響干擾所述臭氧氣體的探測(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述臭氧傳感器被定位成接近電刷和/或接近火花隙，所述電刷和/或火花隙用來將所述風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片連接于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的轂。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述臭氧傳感器被定位成接近電刷和/或接近火花隙，所述電刷和/或火花隙用來將所述風(fēng)力渦輪機(jī)的轂連接于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述臭氧傳感器被定位成接近電刷和/或接近火花隙，所述電刷和/或火花隙用來將所述風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙連接于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于雷擊探測(cè)的裝置。具體地，提供了一種在風(fēng)力渦輪機(jī)中探測(cè)雷擊的裝置。根據(jù)所發(fā)明的裝置，風(fēng)力渦輪機(jī)包括臭氧傳感器。臭氧傳感器被定位成接近該風(fēng)力渦輪機(jī)的部件。該部件以這樣的方式來構(gòu)造和布置，即，使由擊中該風(fēng)力渦輪機(jī)的雷擊所造成的雷電流被傳導(dǎo)通過該部件。該部件還以這樣的方式來構(gòu)造和布置，即，該雷電流導(dǎo)致電暈，而該電暈產(chǎn)生一定量的臭氧氣體，該一定量的臭氧氣體由該臭氧傳感器探測(cè)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102235318SQ20101054132
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者B·萊夫克 申請(qǐng)人:西門子公司