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用于雷击探测的装置
申请号	CN201010541326.7	申请日	2010-11-05	公开(公告)号	CN102235318A	公开(公告)日	2011-11-09
申请人	西门子公司;			发明人	B·莱夫克;
摘要	本发明涉及用于雷击探测的装置。具体地，提供了一种在风力涡轮机中探测雷击的装置。根据所发明的装置，风力涡轮机包括臭氧传感器。臭氧传感器被定位成接近该风力涡轮机的部件。该部件以这样的方式来构造和布置，即，使由击中该风力涡轮机的雷击所造成的雷电流被传导通过该部件。该部件还以这样的方式来构造和布置，即，该雷电流导致电晕，而该电晕产生一定量的臭氧气体，该一定量的臭氧气体由该臭氧传感器探测。
权利要求	1.一种在风力涡轮机处探测雷击的装置：其中所述风力涡轮机包括臭氧传感器；其中所述臭氧传感器被定位成接近所述风力涡轮机的部件；其中所述部件以这样的方式构造和布置，即，使得由击中所述风力涡轮机的雷击所造成的雷电流传导通过所述部件；其中所述部件以这样的方式构造和布置，即，使得所述雷电流导致电晕，而所述电晕产生一定量的臭氧气体，所述臭氧气体由所述臭氧传感器探测。 2.如权利要求1所述的装置，其中，所述臭氧传感器是远程控制式的。 3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述臭氧传感器由外壳或壳体覆盖，以便防止周围环境的影响干扰所述臭氧气体的探测。 4.如权利要求1所述的装置，其中，所述臭氧传感器被定位成接近电刷和/或接近火花隙，所述电刷和/或火花隙用来将所述风力涡轮机的叶片连接于所述风力涡轮机的毂。 5.如权利要求1所述的装置，其中，所述臭氧传感器被定位成接近电刷和/或接近火花隙，所述电刷和/或火花隙用来将所述风力涡轮机的毂连接于所述风力涡轮机的机舱。 6.如权利要求1所述的装置，其中，所述臭氧传感器被定位成接近电刷和/或接近火花隙，所述电刷和/或火花隙用来将所述风力涡轮机的机舱连接于所述风力涡轮机的塔。
说明书全文	用于雷击探测的装置技术领域 [0001] 本发明涉及风力涡轮机中探测雷击的装置。背景技术 [0002] 由于风力涡轮机处于暴露的地点并且由于其高度，所以风力涡轮机成为了雷击的优选点。在这种情形中，大量的能量被耗散到风力涡轮机结构中。 [0003] 根据指南IEC 61400-24利用所谓的“1”的“雷击防护等级(LPL)”来对风力涡轮机进行保护是已知的。为此，风力涡轮机必需能够经受10MJ/Ohm的特定能量，其中具有200kA的相应峰值电流水平。 [0004] 雷击需要被探测和跟踪，以便风力涡轮机部件没有故障。如果探测到故障，那么风力涡轮机需要尽早停止，以防止进一步的损坏。 [0005] 对于在风力涡轮机中的雷击探测，存在两种现有技术的系统。 [0006] 第一种系统使用了许多个磁性卡片。这些卡片被沿着“富兰克林杆(Franklin rods)”放置，或者沿着用在风力涡轮机内或用于风力涡轮机的向下导体放置。这些磁性卡片用于探测磁场，所述磁场由雷电流的流动产生。 [0007] 磁性卡片是便宜的，因而该系统也是便宜的。但磁性卡片不能被远程读出，技术人员必需手动拾取卡片并且使用专门的读卡器来对它们进行检查。而且，如果磁性卡片探测到预定峰值电流值，那么它需要被更换。因而，可能会探测到许多次打击，但仅最大峰值电流将被磁性卡片存储。该水平被限制到大约110kA。 [0008] 第二种系统使用了所谓的“Jomitek系统”，并且特别适用于海上风力涡轮机。 [0009] 该系统基于被放置在风力涡轮机底部处外侧的两个线圈。当雷电流被从塔向下传导至地时，在塔的周围将产生磁场。该磁场通过这两个线圈来探测。 [0010] 第二种系统可以通过涡轮机监控组远程读出。但是该系统仅输送简单的“标记信号”，如果存在标记信号，则风力涡轮机被雷电击中。没有更多的可用信息，例如，没有关于电流水平等等的信息。 [0011] 第二种系统需要两个线圈，所述两个线圈位于塔的外侧，处于同一水平面中，并且在它们之间存在确切的180度相角。因而，该系统难以安装。 [0012] 此外，第二种系统需要位于塔外侧上的焊接螺母。这不是塔设计者所想要的，因为焊接工艺需要厚的塔壁，而这增加了塔的成本。发明内容 [0013] 因此，本发明的目标是在考虑了成本的情况下提供一种以可靠且简单的方式在风力涡轮机上探测雷击的改善的装置。 [0014] 该目标通过权利要求1的特征得以实现。优选实施例是从属权利要求的对象。 [0015] 根据所发明的装置，风力涡轮机包括臭氧传感器。臭氧传感器位于风力涡轮机部件的附近。以将雷电流(其由击到风力涡轮机的雷电造成)传导通过该部件的方式来构造和布置该部件。并且，以这样的方式来构造和布置该部件，即，雷电流导致产生一定量臭氧气体的电晕，该臭氧气体通过臭氧传感器探测。 [0016] 优选地，通过至少一个臭氧传感器来控制风力涡轮机中最暴露的零部件，如叶片。 [0017] 为了该目的，臭氧传感器可以位于叶片结构内。例如，该传感器可以位于叶片的腔内。 [0018] 优选地，臭氧传感器由一种抵抗周围环境冲击的覆盖物或外壳来加以保护。例如，该传感器被保护以免受紫外辐射，紫外辐射可能会影响该传感器的臭氧测量结果。 [0019] 优选地，臭氧传感器位于电刷和火花隙附近，电刷和火花隙用在风力涡轮机中以电连接风力涡轮机的转动部件。 [0020] 例如，这种电刷或火花隙可以用在变桨轴承(pitch bearing)处，在需要时，变桨轴承用来改变风力涡轮机叶片的倾角(pitch)。电刷还被用来将风力涡轮机的机舱连接于风力涡轮机的塔。 [0021] 电刷和火花隙还被用在风力涡轮机的主轴上且位于毂和机舱之间。 [0022] 为了该电连接，电刷优选由实心的碳和/或铜制成。 [0023] 击中风力涡轮机叶片的雷电导致了确定的雷电流。该电流借助于向下导体被从叶片的打击点传导到叶片根部。例如，该向下导体是叶片的集成零部件。雷电流被传送通过倾角系统，从而传送通过电刷到达机舱。 [0024] 电刷被用于电连接，但是该电连接并非“牢固且固定的”连接。电刷仅沿着指定部件的专用表面滑动或滑行。由于该特定的接触情形，所以在雷电流流动通过电刷时将形成电晕(从电刷发出)。由于该电晕的缘故，将产生一定量的臭氧气体O3，其借助于臭氧传感器被探测。 [0025] 因而，臭氧传感器优选被定位成接近电刷。臭氧传感器用来探测由雷击引起的臭氧的显著增加。 [0026] 如果叶片-倾角系统的电刷被监控，那么臭氧传感器位于风力涡轮机的机舱内。由于该传感器与周围环境影响隔离开，因而该传感器对于如紫外辐射之类的环境冲击不敏感。 [0027] 由于臭氧传感器被广泛用在其它技术领域中(例如，气象学)，因而所发明的装置非常便宜。 [0028] 所发明的装置易于安装，因为在市场上有许多“准备好被实施的方案”可用。这些方案中的一些设置甚至可以是远程控制式的。附图说明 [0029] 借助于附图，本发明被更加详细地示出。 [0030] 图1示出了本发明的装置。具体实施方式 [0031] 优选地，所发明的装置位于如这里所示的风力涡轮机的机舱1中。 [0032] 但是，风力涡轮机的其它零部件(例如，毂)也可以通过所发明的装置来进行防护。 [0033] 该机舱包含转动单元8，例如风力涡轮机的主轴，或者例如倾角系统，或者例如横摆系统，等等。 [0034] 转动单元8通过电刷5与风力涡轮机的其它部件(这里没有具体示出)电连接。在该特定情形中，电刷5将转动单元8最终连接于风力涡轮机的接地系统4。 [0035] 臭氧传感器2被布置成或定位成接近电刷5。 [0036] 例如，臭氧传感器2和电刷5优选位于如机舱1之类的或多或少封闭的容积中。 [0037] 因而，臭氧传感器2不受环境效应的影响；臭氧传感器2基于预期臭氧测量结果而不受干扰。 [0038] 优选地，臭氧传感器2被连接于风力涡轮机控制系统3。这使得如果需要的话，风力涡轮机能够发送报警信号。例如，该报警可以被发送到远程控制器。 [0039] 如果雷电LTN击中了机舱1，那么将产生对应的雷电流9。雷电流9的雷电峰值电流导致了转动单元8和电刷5相对于接地器4的电势的升高。由于此，将在电刷5处并且通过电刷5发出电晕6。 [0040] 由于电晕6，产生了臭氧气体7，臭氧气体7通过根据本发明的臭氧传感器2来探测。

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