風力發電設備中的應變儀的電磁屏蔽的制作方法
【技術領域】
[0001]本主題總體上涉及一種風力發電設備，特別地，涉及一種風力發電設備中的應變儀相對于靜電荷和/或雷擊的電磁屏蔽。
【背景技術】
[0002]風力發電設備利用風能產生電能。當今，風力發電設備尺寸巨大并且包括大葉片。這樣的風力發電設備通常安裝在偏遠位置并且復雜地形一般不容易接近。因此，這樣的位置的風力發電設備的安裝涉及組織材料的移動和技術人員的復雜的后勤。基于相同的原因，這些風力發電設備通常是昂貴的且對基礎設施的定期監控或維護是無效率的。但是，定期的維護和修理對于風力發電設備的最大利用性是關鍵的。

【發明內容】

[0003]于是，本主題說明利用能夠圍繞應變儀的電磁屏蔽帶的應變儀的電磁屏蔽。電磁屏蔽帶相對于由靜電荷和/或雷擊產生的強電磁場屏蔽應變儀(即，防止/降低由靜電荷和/或雷擊產生的強電磁場對應變儀的影響)。電磁屏蔽帶包括諸如銅等的導電材料和諸如鎳等的導磁材料。電磁屏蔽帶還包括用于將電磁屏蔽帶容易地固定在應變儀上的自粘涂層。
[0004]與傳統設置的金屬殼相比，電磁屏蔽帶不僅是輕重量的且是經濟的，而且是易固定的且不占據額外的空間。此外，電磁屏蔽帶的固定不需要用于其安裝或維護的任何硬件或工具。
【附圖說明】
[0005]參考附圖描述詳細的說明。在附圖中，附圖標記的最左側數字表示第一次出現該附圖標記的圖。整個附圖中使用相同的數字標記相同的特征和部件。
[0006]圖1示出應變儀的示意圖。
[0007]圖2示出具有用于安裝至實體(solid body)的設置(provis1n)(或者說，安裝部)的應變儀的示意圖。
[0008]圖3示出應變儀安裝組件的示意圖。
[0009]圖4示出應變儀安裝組件和輸出線纜的示意圖。
[0010]圖5不出共用的電磁屏蔽金屬外殼保護的應變儀的不意圖。
[0011]圖6a示出根據本主題的實施方式的用于應變儀的保護的電磁屏蔽帶的示意圖。
[0012]圖6b示出根據本主題的實施方式的被包裹應變儀的電磁屏蔽帶的示意圖。
[0013]圖6c示出根據本主題的實施方式的被包裹應變儀的電磁屏蔽帶的示意圖。
[0014]圖7示出根據本主題的實施方式的、具有包裹安裝在轉子(rotor)上的應變儀的電磁屏蔽帶的風力發電設備的轉子的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]風力發電設備通常受到諸如歸因于它們自身的重量的靜應力和歸因于風和/或葉片的轉動的動應力等的大應力。為了測量這種應力，諸如應變儀等的傳感器可以在諸如風力發電設備的塔架(tower)、機艙(nacelle)或轉子等的合適的測量位置處設置在風力發電設備中。傳感器通常連結于風力發電設備中的載荷控制箱。載荷控制箱構造為基于通過應變儀測量的應力執行用于減小風力發電設備上的應力的矯正措施。這樣的矯正措施的示例包括減小風力發電設備的轉子的速度。
[0016]調查顯示雷擊通常在從雷擊地點的幾何中心起的900英尺的距離內產生強電磁場。風力發電設備上或附近的這種雷擊產生的強電磁場對風力發電設備的各種傳感器和系統具有有害影響。此外，在風力發電設備的葉片上產生靜電荷。這些靜電荷由沿著葉片的表面流動的風的摩擦產生。在風力發電設備的葉片上的這些靜電荷對于產生強電磁場有作用。
[0017]如果應變儀未設置電磁屏蔽，這樣的強電磁場能夠引起應變儀故障或失靈。應變儀的故障或失靈能夠進而引起載荷控制箱的故障或失靈。在一些情況下，應變儀和/或載荷控制箱的故障或失靈能夠引起風力發電設備的不想要的中斷。風力發電設備的這樣的不想要的中斷不僅引起收益損失，而且引起風力發電設備的制造者的信譽和名聲損失。此外，這樣的不想要的中斷可能需要風力發電設備的勞動密集型的手動重啟。此外，歸因于風力發電設備的不想要的中斷，作用在風力發電設備上的應力不會被處理。
[0018]傳統地，金屬殼可以設置為電磁地屏蔽應變儀。但是，金屬殼的安裝和定期維護是困難的并且是由技術人員執行的麻煩的任務。更特別地，金屬殼是重的并且占據大量空間。此外，金屬殼的安裝需要諸如螺母、螺栓和安裝支架等的硬件(hardware component)和工具。金屬殼的安裝會影響附近的器械。例如，金屬殼的安裝會影響應變儀的校準和可靠性。此外，在松的連接或松的安裝的情況下，金屬殼會引起意外。此外，歸因于風力發電設備的操作期間的振動，金屬殼容易移位。
[0019]于是，本主題說明利用能夠圍繞應變儀的電磁屏蔽帶的應變儀的電磁屏蔽。電磁屏蔽帶相對于由靜電荷和/或雷擊產生的強電磁場屏蔽應變儀(即，防止/降低由靜電荷和/或雷擊產生的強電磁場對應變儀的影響)。電磁屏蔽帶包括諸如銅等的導電材料和諸如鎳等的導磁材料。電磁屏蔽帶還包括用于將電磁屏蔽帶容易地固定在應變儀上的自粘涂層。
[0020]與傳統設置的金屬殼相比，電磁屏蔽帶不僅是輕重量的且是經濟的，而且是易固定的且不占據額外的空間。此外，電磁屏蔽帶的固定不需要用于其安裝或維護的任何硬件或工具。因此，不像用于安裝傳統設置的金屬殼的需要，電磁屏蔽帶的固定不需要特定的技能，并且在不需要移動轉子葉片或不需要將應變儀從現有的風力發電設備搬到地面的情況下能夠在應變儀的位置處執行電磁屏蔽帶的固定。而且，固定是容易的、快速的，并且即使當操作現有的風力發電設備時對現場的工作人員也是沒有風險的。
[0021]此外，應變儀上的電磁屏蔽帶的卷繞對應變儀的可靠性和校準是沒有影響的。電磁屏蔽帶防止應變儀的物理損壞并且防止發送不期望的錯誤信號。此外，電磁屏蔽帶有助于防止歸因于應變儀的損壞或故障的風力發電設備的不想要的中斷，并且防止后續的收入損失和風力發電設備的制造者的信譽。
[0022]此外，由于電磁屏蔽帶與傳統設置的金屬殼相比隨著時間不會劣化，因此電磁屏蔽帶是有成本效益的。此外，電磁屏蔽帶能夠承受所有不利的氣候和物理條件，即高相對濕度、鹽度條件、極高和極低的溫度、粉塵條件、振動、抖動(jerks)、易彎曲材料等。由于電磁屏蔽帶由銅和鎳的細絲/細線制成，像織布(fabric cloth)那樣編織并且易彎曲，電磁屏蔽帶能夠以任何期望的形狀卷繞。
[0023]本主題的其它方面從以下說明的實施方式的示例中顯而易見并且參照實施方式的示例解釋。盡管本主題的其它方面與傳統設置的金屬殼比較進行解釋，但是圍繞應變儀的電磁屏蔽帶總體上相比于屏蔽的其它公知技術具有優勢。以下將參照實施方式的示例詳細說明本主題，但是本主題不限于此。
[0024]圖1示出可以用于測量風力發電設備的應力的應變儀100的示意圖。應變儀100包括以條102的形式設置的金屬膜。條102能夠置于被稱作載體104的非導電基板上。條102為尤利卡合金(Eureka Alloy)或任何其它合適的合金或金屬的平行導線的之字圖案(zigzag pattern)的形式。甚至平行線的定向方向的小量應力也會引起條102的端到端電阻的比從單條直導線觀察到的電阻變化大的大量改變。因此，當置在拉力下時，條102變窄變長。這些變化引起依賴于條102的尺寸的端到端電阻的增大。相反地，當條102置于壓力下，而沒有屈曲時，條變寬變短。
[0025]為了確保條102不會碎裂或永久變形，條102可以設計為條102的彈性極限包括施加于條102的應力的大小。端到端電阻的變化可以通過條102的端點106和108與諸如惠斯通電橋電路(Wheatstone bridge circuit)等的橋接電路(未示出)的連接來測量。橋接電路允許小電阻變化的精確測量和周圍環境溫度的無效影響(nullifies effect)。
[0026]圖2示出具有用于將應變儀100安裝至諸如風力發電設備等的實體的設置(或者說，安裝部)的應變儀100的示意圖。出于此目的，應變儀100包括多個孔202-1、202-2、202-3和202-4，以下總稱為孔202。如所示，孔202可以設置在應變儀100的載體104的區域內。應變儀100可以利用穿過孔202連結的螺母和螺栓安裝在風力發電設備上。
[0027]圖3示出了應變儀安裝組件300的示意圖，該應變儀安裝組件300在下文中被稱作組件300。該組件300可以安裝在風力發電設備上的適當的測量點處，諸如安裝在風力發電設備的機艙、轉子或塔架的頂部區域或底部區域。該組件300包括應變儀100和用于夾持應變儀100的金屬夾302。如圖所示，該金屬夾302可以包括多個夾持部件302-1、302-2、302-3和302-4。在一實施方式中，一個夾持部件302-1可以比其它夾持部件302-2、302-3和302-4長，以使得易于操控金屬夾302和應變儀100的組件300。采用這種方式，使用者可以利用較長的夾持部件302-1來保持該組件300。
[0028]如圖3所示，可以通過螺母304和螺栓306而在金屬夾302中夾持應變儀100。可以通過螺母308和螺栓310將應變儀100和金屬夾302的組件300安裝到風力發電設備上。該螺栓310可以設置有支撐凸緣312以在應變儀100和風力發電設備之間保持適當的距離，使得應變儀100具有用于感測安裝面中伸長或壓縮的自由跨距(free span)。
[0029]圖4示出了應變儀100安裝組件和輸出線纜402