CN109596255A - 测量风力发电机力矩的装置、风力发电机运行方法及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量风力发电机力矩的装置，包括支撑螺栓(30)，其固定连接或可固定连接至风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座(20)，风力发电机的传动装置的转矩支柱(10)通过至少一个弹性体(16)支承或可支承在支撑螺栓(30)上，还涉及风力发电机运行方法和相应的风力发电机。根据本发明，支撑螺栓(30)配设有一个或多个传感器(46‑49；66)，其设计和布置用于探测支撑螺栓(30)的应变和/或剪切，设有信号处理和/或分析单元(54)，其连接至传感器且设计成在风力发电机运行中从传感器(46‑49；66)的测量信号中确定作用于转矩支柱(10)的俯仰力矩和/或横滚力矩。

Description

测量风力发电机力矩的装置、风力发电机运行方法及风力发 电机

本发明涉及用于测量风力发电机力矩的装置，包括支撑螺栓，该支撑螺栓与风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座固定连接或可固定连接，其中风力发电机的传动装置的转矩支柱通过至少一个弹性体可支承在或支承在该支撑螺栓上，以及涉及风力发电机和风力发电机运行方法。

本发明涉及风力发电机力矩测量领域，特别是测量扭矩、俯仰力矩和偏航力矩(或横滚力矩)。它们经常出现在风力发电机运行中且尤其在塔上的叶片穿过的装载条件下。因为现代的转子叶片通常就其刚性而言是针对在塔上的叶片穿过的装载条件来设定尺寸的，故在风力发电机中的力矩测量暂且广为流传。所述力矩测量也经常用作设备控制装置的输入，如此外用于负载降低、用于识别水平和竖直的剪切或支持方位角控制。

迄今此外知道了通过叶片根中的材料应变的力的测量。这种测量造成高的成本。此外，玻璃纤维加强的塑料的性能是复杂的，因此在叶片根处的应变片的测量结果的分析并非是微不足道的。

也知道了借助应变片的在慢轴上的应变。当测量慢轴上的应变时，应变片的应用是复杂的，因此安装要求被提高。

替代方法也包含至慢轴毂套接头的距离的测量以及在传动转矩支柱上的弹性体运动的测量。在毂套接头处的距离测量因为轴向松动和其它影响是关键的，而在传动转矩支柱上的测量弹性体运动时出现如下问题，即它们具有复杂的传递功能并使弹性体性能偏散并且具有高的温度相关性。

与此相比，本发明基于如下目的，可以低成本且可靠地完成在风力发电机之处或之中的力矩测量。

该目的通过一种用于测量风力发电机力矩的装置实现，其包括支撑螺栓，该支撑螺栓与风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座相连接或者可与之连接，其中风力发电机的传动装置的转矩支柱支承在或可支承在该支撑螺栓上，其改进在于，该支撑螺栓配设有一个或多个传感器，该传感器被设计和布置成检测支撑螺栓的应变和/或剪切，其中设有信号处理和/或分析单元，该信号处理和/或分析单元与这个或这些传感器相连且设计成在风力发电机运行中从传感器的测量信号中自支撑螺栓的弯曲和/或剪切确定作用于转矩支柱的俯仰力矩和/或横滚力矩。

本发明基于如下基本构想，测量在传动装置的转矩支柱的一个或两个支撑螺栓内的力，确切说是以测量支撑螺栓的弯曲和/或剪切的形式。该支撑螺栓也被称为销或传动销。该销或支撑螺栓的弯曲和剪切的测量优选在微米范围内进行。工业上适用的力传感器或弯曲测量传感器是可供使用的。

在本专利申请的范围内，力矩测量包含下述力的测量，该力由作为***对作用于风力发电机的风场的反应而出现的力矩引起。力矩和力被间接测量，大多通过风力发电机构件的由弯曲或剪切造成的应变，弯曲或剪切本身由基本归结于风力发电机力矩的力造成。力矩包括俯仰力矩、横滚力矩和转矩。转矩是能量利用的基础，俯仰力矩和横滚力矩是不可避免的干扰影响。

该转矩支柱的这个支撑螺栓或这些支撑螺栓的弯曲和/或剪切测量融合了许多优点。一方面，支撑螺栓是实心金属件，其通常至少在局部呈圆柱形或在其他方面常规设计，因此有众所周知的传递功能。这意味着，各自支撑螺栓的弯曲和/或剪切是就数值和方向而言对施加至支撑螺栓的当前力的直接反应。因此，推断出施加力并不复杂。钢制支撑螺栓也提供其弯曲和/或剪切或其测量的高再现精度和可忽略的低的温度相关性。

此外，该支撑螺栓在一个优选实施方式中与机座联接且因此提供用于传动装置的支座。支撑螺栓通常相对于转矩支柱或机座借助弹性体被振动阻尼地解耦。作用于传动装置的、尤其源于风力发电机上的横滚力矩和俯仰力矩的力因此可以至少部分与传动装置本身的高频振动解耦地被测量。弹性体支承的弹性体虽然起到阻尼作用，但在任何情况下自传动装置传递至机座的力施加至所述支撑螺栓。因此，当测量支撑螺栓的弯曲时出现外界作用力矩的并未失真且直接的测量。因此，可以通过作用于这个或这些支撑螺栓的力推导出风力发电机的俯仰力矩和横滚力矩。

与在转子叶片根处的传感器装置相比，成本低。与前述的替代可选方式相比，安装也简单，因此该风力发电机的投入使用和维修被加速且价格降低。关于所述测量的校准和监测，本发明的装置提供如下优点，风力发电机的转矩可以被用于在运行使用中的传递功能校准和可信度连续检查。就此而言，传递功能意味着例如测定变形(例如以微米表述)经过力(例如以千牛表述)至力矩(例如以千牛米表述)的传递。

如果在两个支撑螺栓中进行测量，即在驱动系方向上看在传动装置的左右进行测量，则所述测量对于俯仰力矩和横滚力矩的共模信号有时在技术上是冗余的，因此也可以发生可信度检验和检查。因此也可以识别出比如出故障的传感器。

转矩支柱的这个或这些支撑螺栓的弯曲与剪切组合的测量有如下特殊优点，容许很简单的测量装置，因为传感器基本上可以安装在该螺栓的平面内，且尽管如此也能测量在两个相互垂直的平面上的载荷例如横滚力矩和俯仰力矩。由此明显简化了该测量装置。

在一个有利的替代方案中，作为传感器，多个应变片被安装在支撑螺栓上。应变片是耐用的已知的传感器，其很好地适用于微米范围内的期望应变精度。它是电阻，其电阻值随着长度伸长而变化，因而电阻值是应变片本身长度变化的一个衡量标准。因此，利用应变片的测量很适合电气测量或电子测量。根据本发明，应变片安装在如下位置，在这里，所述支撑螺栓在运行中经受最大的应变，其允许推断出俯仰力矩或者横滚力矩。应变片可以被浇注而受保护地位于传感器内，从而应变片可达到风力发电机的使用寿命。

在一个有利的改进方案中，用于测量支撑螺栓弯曲的一个或多个应变片在支撑螺栓的纵向上取向和/或用于测量支撑螺栓的剪切的一个或多个应变片相对于支撑螺栓的纵向以30°至90°的、尤其是40°至50°的、尤其是45°的角度取向。在支撑螺栓的纵向上取向的应变片容许推断出支撑螺栓的应变或弯曲并且对于在由传感器和螺栓纵轴线限定的平面作用于螺栓的力来说是综合性的，而相对于支撑螺栓的纵向以30°至90°的、尤其是45°的角度取向的应变片对支撑螺栓的剪切做出反应且尤其是对于垂直于由传感器和螺栓纵轴线限定的平面地作用于螺栓的力是敏感的。

当仅使用纵向延伸的应变片时，应变片在支撑螺栓的周向上看在至少三个不同侧布置，以便能区分开俯仰力矩和横滚力矩。出于冗余考虑，更优选的是四个不同侧。当混合使用纵向延伸和横向布置的应变片时，这些应变片可以在支撑螺栓的周向上布置在一侧或出于冗余考虑布置在两侧。

虽然支撑螺栓的水平载荷和竖向载荷也可通过这种方式测量，即在支撑螺栓纵向上取向的应变片一方面布置在水平对置的两侧，而另一方面布置在支撑螺栓的顶面和底面。但借此无法测量支撑螺栓的剪切。另外，这需要比较高的成本，因为与使用且在安装好的风力发电机的安装位置中可以成对地沿水平方向布置在支撑螺栓左右的、纵向和倾斜安置的应变片时相比，在带有传感器的支撑螺栓上必须准备好两倍数量的部位。

当支撑螺栓穿过转矩支柱的支承孔且在两侧分别以两个端部之一从支承孔伸出时，其中应变片相对于支承孔的中央平面对称地布置在两个凸出端部上，其中，尤其在两个端部的每一个上，应变片布置在各自端部的彼此对置的两侧，因此可以实现作用于支撑螺栓的力的很精确的冗余测量。

因而，于是在这种情况下也可行的是，各有四个相同的应变片就测量技术而言被连接成惠斯通桥意义上的桥电路，通过这种方式由四个单独测量实现针对弯曲或剪切或者说被施加在支撑螺栓上的力的一个共同的很灵敏的测量。为此优选规定，各有四个在支撑螺栓的纵向延伸方向上取向应变片和/或各有四个以30°至90°的角度相对于支撑螺栓纵向取向的应变片被布线连成一个桥电路。

在一个优选改进方案中规定，所述应变片被嵌埋装入一个或多个预制的沟槽形凹处中，在这里，这个或这些凹处尤其是可以用可取下的屏蔽电磁污染的优选金属的盖覆盖，或被所述盖覆盖。伴随应变片沉埋在凹处中且尤其是进一步用于金属盖或金属化盖盖住该凹处，电子部件和电线被防电磁污染(EMV)保护起来，从而测量不受在风力发电机机舱内的电磁污染环境的影响。在所需测量精度的情况下，这种方式的电磁屏蔽是有利的。为此还有利地规定，在支撑螺栓上的传感器的电线引导机构可以在凹处中和/或在穿过支撑螺栓的贯通孔中延伸。

在一个纯金属盖的替代方案中，所述盖也可以是塑料制的，其配设有EMV屏蔽，例如通过浇注入金属网或通过蒸镀上薄金属层。高机械载荷区是如下区域，在所述区域，该支撑螺栓穿过传动装置的转矩支柱。它们为此可以借助弹性体如柱形橡胶套与转矩支柱或者机座解耦。在穿过转矩支柱的通孔处采用柱形橡胶套的情况下，支撑螺栓以机械方式在高压力下被压入转矩支柱的支承孔中。在支撑螺栓借助弹性环相对于机座被解耦的相反配置情况下，支撑螺栓被直接压入转矩支柱的孔眼中。为了在穿过转矩支柱的孔眼的贯穿区中保护布线并允许事后的布线或布线维修而优选规定，在安装于传动装置的转矩支柱内的状态中不可接近的支撑螺栓中央部中，在所述凹处中装入管作为电线引导机构。所述管防止弹性体挤入沟槽中，因而保持沟槽空闲以便电线的牵拉和铺设。

放大电子装置和或许分析电子装置也能有利地布置在该支撑螺栓的一个或多个沉孔中并且相应地或许借助盖被电磁屏蔽。

在本发明的一个也有利的替代实施方式或附加实施方式中，支撑螺栓在至少一侧在支撑螺栓纵向上具有传感器孔，在传感器孔内设有传感器杆，传感器杆的外径小于传感器孔的内径，其中该传感器杆尤其可分离地固定在传感器孔的一端部中，其中在传感器孔的出口处设有传感器，该传感器被设计成确定传感器杆的与传感器杆的固定端对置的一端的因支撑螺栓的弯曲和/或剪切而引起的偏转和/或偏转力。在此情况下，传感器在轴向上定中地被装入各自支撑螺栓的孔中，其中该电子装置优选位于支撑螺栓前且支撑螺栓弯曲借助传感器杆被传递至传感器。这在孔在此结束的那端在孔中被固定且因此在该固定机构部位处经历支撑螺栓的每次运动和弯曲，并且在所述孔的直到孔出口的进一步延伸走向中不再接触孔侧壁，因为其外径小于孔的内径。因此，支撑螺栓的弯曲位移被传递给传感器。用于弯曲位移探测的孔未穿过整个支撑螺栓。该测量能以机械方式通过传感器杆的自由端的接触并通过测量其偏转或偏转力来进行，或者以非接触形式以光学、磁或其它的方式进行。

作为其替代方式，在一个也有利的实施方式中，该支撑螺栓在至少一侧在支撑螺栓纵向上具有传感器孔，在传感器孔内设有传感器杆，传感器杆的外径小于传感器孔的内径，其中该传感器杆被可分离地固定在传感器孔的一端部内和传感器孔的出口处，在这里，传感器杆配设有用于测量弯曲和/或剪切的至少一个传感器尤其是一个或多个应变片。在此情况下，传感器杆同时直接执行支撑螺栓的弯曲和剪切，因为它在两端与支撑螺栓固定联接。因为传感器杆本身设计成具有测量传感器杆弯曲和剪切的传感器尤其是应变片，故也测量支撑螺栓的弯曲和剪切。

具有传感器杆的两个实施方式的共同点是，传感器杆无需拆卸转矩支承地可以简单接近和更换。在传感器杆本身配备有传感器的第二实施方式中，传感器可以与传感器杆一起被更换。因为不需要传动装置或转矩支柱的拆卸，故用于该措施的停机时间短。更换可以在本来就准备好的维护作业期间进行。

本发明所基于的目的也通过一种具有根据本发明的前述用于测量风力发电机力矩的装置的风力发电机实现，其中该风力发电机具有安置在塔上的方位角可调的机舱，机舱具有带有基本水平的转子轴线的转子以及被转子驱动的或可被驱动的且带有传动装置的驱动系，传动装置通过一个或多个转矩支柱支承在机舱的机座上。通过包含本发明的装置，风力发电机具有与本发明的装置一样的优点、特征和性能。

该传动装置有利地在对置两侧分别借助转矩支柱支承在机座上，其中，两个转矩支柱中的每一个配备有本发明的相应前述的装置，其中这两个装置具有一个共同的信号处理和/或分析单元。

本发明所基于的目的还通过一种利用前述的本发明装置运行风力发电机的方法实现，包括支撑螺栓，其与风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座固定连接或可与之固定连接，其中该风力发电机的传动装置的转矩支柱通过至少一个弹性体可支承或支承在支撑螺栓上，其中如此改进该方法，借助在支撑螺栓之上或之中的一个或多个传感器来测量支撑螺栓的应变和/或剪切，并且借助与这个或这些传感器相连的信号处理和/或分析单元在风力发电机运行中从传感器测量信号中自支撑螺栓的弯曲和/或剪切确定作用于转矩支柱的俯仰力矩和/或横滚力矩。

因此，该方法也具有与本发明的装置和本发明的风力发电机一样的优点、性能和特征。

优选地，从传感器的测量信号中确定的俯仰力矩和横滚力矩、尤其是还有转矩被馈入控制装置中以调整俯仰，尤其用于风力发电机的转矩调整或者单独叶片调整。为此，风力发电机的控制可以快速地对风力发电机的交变负荷作出反应并启动减小负荷的措施。

从对本发明实施方式的描述连同权利要求书和附图中得到本发明的其它特征。本发明的实施方式可以实现若干单独特征或多个特征的组合。

以下，依据实施例并参照附图来描述本发明，但并未限制总的发明构思，其中，关于所有未在文字中详述的本发明细节，明确参见附图。其中：

图1是风力发电机机舱内的传动装置的转矩支柱的支承的已知变型的透视图，

图2是本发明装置的第一实施方式的局部透视示意图，

图3是根据图2的实施方式的细节图，

图4是本发明装置的第二实施方式的第一变型的局部示意图，

图5是本发明装置的第二实施方式的第二变型的局部示意图，

图6是本发明装置的第二实施方式的第三变型的局部示意图，

图7是从现有技术中知道的风力发电机的传动装置的转矩支柱的替代实施方式。

在附图中，相同的或同样的零部件和/或部分分别带有相同的附图标记，因此总是将重新介绍排除在外。

图1示出了在具有基本水平的转子轴线风力发电机的机舱内的传动装置的转矩支柱10的支承的已知方式的透视图。其在未示出的传动装置的对置一侧上的镜像对称的配对件液位被示出的转矩支柱10具有带有支承孔14的支承环12。转矩支柱设计成与传动装置壳体成一体。在支承孔14内同心地从外到内地设有空心柱形弹性体16和在其中的支撑螺栓30。空心柱形的弹性体16在所示实施方式中由同心的一连串弹性环和柱形钢管部段构成，它们相对于较暗的弹性体略浅一些地形成对比。

支撑螺栓30原则上设计成实心钢柱，其从支承孔14凸伸出的且在图1中示出其中一个端部34而对置的端部36被支承环12挡住的两端部在顶侧和底侧分别被加工和截平。还可以在支撑螺栓30的侧面看到初始的柱形形状。在支撑螺栓30的中央部32也可以看到实心柱形，该中央部在支承孔14中位于弹性体16内且可以在图1的小局部看到。支撑螺栓30与弹性体16一起以大的力被装入支承环12的支承孔14。这样的支撑螺栓30一般具有约100厘米的长度，其中，凸出部段34、36分别凸出约30厘米。相应圆柱体的完整直径例如约为25至30厘米。

支撑螺栓30固定在装有风力发电机驱动系的所有组成部件的机座20上通过一垫片22进行，垫片的表面被垫块24占据，该垫块上安放着支撑螺栓30的凸出部段34的被截平的底面。在凸出部段34的截平顶面上安放有固定块25。所述部分具有用于固定螺栓29的未示出的通孔或贯通开口，固定螺栓在所示的顶面借助垫片27、螺母28和或许还有装上的弹性套26被固定并在底面被固定在机座20上。

根据本发明，这样的在图1中尚未配备传感器的支撑螺栓30配备了传感器，该传感器设计用于测量支撑螺栓30的因作用于支撑螺栓30的载荷而造成的弯曲和/或剪切。图2是本发明装置的第一实施方式的局部透视示意图，在此支撑螺栓30配设有呈应变片46至49形式的相应的传感器。支撑螺栓30的柱形中央部32被装入弹性体16中。转矩支柱10为了概览起见被省掉。可以看到在两个凸出部段34、36中有用于图1所示的固定螺栓29的孔38以及支撑螺栓30的凸出部段34、36的侧面被准备好以容纳应变片46至49以及布置应变片46至49。这种准备由沟槽形凹处40构成，其对称地存在于所示的侧面以及在透视图中被挡住的对置侧面上。

用于由俯仰力矩和转矩构成的螺栓主要载荷的沟槽形凹处最好位于中间纤维区域附近，以便没有在结构上不必要地削弱螺栓。对于横滚力矩，它们为此处于主要载荷方向，但其小于俯仰力矩和转矩的组合，因此不是针对螺栓被设定尺寸。

最好在几毫米至约3厘米之间选择沟槽形凹处40的深度，其中，应变片46至49优选可以完全沉埋在凹处40中。沟槽形凹处40延伸穿过中央部段。

在图2中也能看到用于放大单元50的凹处42，放大单元以在凹处42内的两个深色构件的形式被示出。凹处42也像沟槽形凹处40那样优选可借助金属盖被封闭且因此被防电磁污染保护。在凸出的部段34的端面上有用于连接至放大单元50的插头或电线的沉孔52，其与凹处42相连通。一个或多个其它孔可以横向于其纵向地穿过支撑螺栓30并将所示的沟槽形凹处40与另一侧相应的沟槽形凹处(未示出)相连，以实现统一布线，其被完全保护以避免电磁污染。

图3示出了根据图2的实施方式的局部视图，其相比于图2示出更多细节。示意性地可以看到，通过在凸出部段34的端面内的沉孔52来实现至分析单元54的电气连接或电子连接。在沟槽形凹处40内示出了用于至支撑螺栓30的对置侧的电线引导机构的孔44。在处于空心柱形弹性体16中的支撑螺栓30的中央部32的附近可以看到多个应变片46、48，其中应变片48布置成比应变片46更靠近支撑螺栓30的中央平面。两个应变片46、48位于弹性体16外，但靠近支撑螺栓30的承受最高载荷且最严重弯曲的部分。

应变片46在支撑螺栓30的纵向上且平行于沟槽形凹处40的取向对准方向并因此测量在此处由应变片弯曲造成的长度变化。应变片48具有相对于支撑螺栓30的纵向延伸成45°横向的取向并且识别支撑螺栓30的剪切。图2所示的应变片47和49又是一个在关于中央平面相对于应变片46镜像对称位置上的纵向取向的应变片47，而应变片49又是倾斜了45°的应变片，其相对于应变片48镜像对称地布置并且其取向相对于应变片48的取向也是镜像对称的。因此，应变片49的取向相对于应变片48的取向转动了90°。在支撑螺栓30的未示出的对置侧有纵向取向和横向取向的应变片的相同状况，从而各有四个相同的应变片可被布线成惠斯通桥意义上的桥电路。

因此，沿纵向取向的应变片46、47在所示安装位置上适于测量水平作用于螺栓的力，即在经过传感器和螺栓纵轴线的平面内作用的力。这在图1和2所示的安装位置中是风力发电机的横滚力矩。

45°倾斜取向的应变片48、49在所示的安装位置中适于检测竖直作用于螺栓的力，即垂直于经过传感器和螺栓纵轴线的平面的力。这在图1和2所示的安装位置中是风力发电机的俯仰力矩以及转矩。为了区分它是横滚力矩或俯仰力矩，必须在传动装置两侧给各自支撑螺栓配备测量传感器。

此外，在图3中可以看到不锈钢管45，其在弹性体16位置处被装入沟槽形凹处40中并阻止弹性体挤入沟槽形凹处40和在此部段处夹伤电线。因此，不锈钢管45容许事后的传感器布线或布线维修。

图4示出了本发明装置的第二实施方式的第一变型的局部示意图。在左侧以横截面图示出了如在图1中所说明的支撑螺栓30。在右侧示出了从凸出部段36一侧的支撑螺栓30的俯视图。

代替应变片地示出了传感器装置，其具有穿过柱形支撑螺栓30的纵轴线的传感器孔60，传感器孔一直到达支撑螺栓30的中央部32。传感器孔60的内端具有用于传感器杆62的固定机构64，其被如此固定在固定机构64中，从而传感器杆62在支撑螺栓30弯曲情况下在固定机构64处处于支撑螺栓30的取向。因为传感器杆62比孔60细，故传感器杆62可以在孔的进一步走向中自由移动，因此在其自由端经历相对于支撑螺栓30的未承受载荷的静止状态的偏转，偏转表现在在传感器孔60的出口区域接近传感器孔60的内壁。偏的程度和方向表明转矩支柱10对支撑螺栓30施力的程度和方向。

在传感器孔60的出口设有传感器66，传感器或是就几何形状而言测量该偏转，或是以偏转力方式来测量，该偏转力由传感器杆被施加至传感器66。传感器66或是可以设计成力传感器，其接触传感器杆且记录其偏转力和偏转方向，或设计成位移传感器，其接触地或非接触地确定位移距离和偏转方向。

为此，图5以替代形式示出了本发明装置的第二实施方式的第二变型的局部示意图。它与图4所示的变型的区别在于传感器类型，该传感器作为圈插件被***传感器孔60并且在传感器孔60内触点接通传感器杆62。因此例如可行的是，借助在传感器孔60的内壁上的内螺纹和在传感器66的外壳上的外螺纹将传感器60本身拧入传感器孔60并如此位置固定地安装在那里。

图6示出了本发明装置的第二实施方式的第三变型的局部示意图。传感器66的类型又对应于图4的类型。但不同于图4和图5的变型，测量孔60未设置在凸出部分36中，而是设置在支撑螺栓30的中央部32中。这有如下优点，传感器杆62的总长度设置在支撑螺栓30的弯曲最大部分中，因此经历很大的偏转，这改善了测量精度。这是以相比于图4和图5所示的变型被削弱的测量装置可接近性为代价。

如图6所示的测量装置也可以配备有根据图5的传感器66。在图4、5和6的所有实施例中，可以代替仅一个包括测量孔60和传感器66的测量装置例如也规定具有两个测量装置的对称布置结构，这两个测量装置从转矩支柱10的两侧伸入中央部32。

如图4至6所示的传感器杆62本身也可以配备有多个应变片，它们在纵向上和相对于纵向倾斜地布置，以测量在其两端被可分离地固定在支撑螺栓30中的传感器杆62的弯曲和剪切并由此求出各种作用于风力发电机力矩。这种配备有自身传感器的传感器杆62例如也在维护作业期间被简单快速地更换，而不必拆下转矩支柱10。

图7示出了风力发电机的被转子轴6驱动的传动装置8的转矩支承100的转矩支柱110的已知替代方式，其与图1所示的实施方式的区别是，在这里，支撑螺栓130没有弹性环地被直接压入转矩支柱110的孔眼(不可视)中，而在支撑螺栓130的轴向上在转矩支柱110之前和之后设有夹紧框120，夹紧框与机座20固定联接。支撑螺栓130借助空心柱形弹性体116被夹紧到可向上被分开的夹紧框120中。在此实施方式中，相对于机座20进行基于弹性体的解耦。在弹性环的尺寸被适当设定时，也可以将弹性环用在夹紧框120中以及转矩支柱110的孔眼中。

在图7所示的实施例中，转矩支承建议采用根据图4或图5的传感器杆62，因为支撑螺栓130的正面是可接近的。

为了确定俯仰力矩和转矩，在传动装置8的左右两侧被示出的支撑螺栓130必须最好配备传感器装置。否则，转矩可以仅通过功率和转速或相似参数借助计算来确定。

也单独从附图中看到的所有上述特征还有在与其它特征的组合中被公开的单独特征单独地和组合地被视为对本发明是重要的。本发明的实施方式可以通过单独特征或多个特征的组合来完成。在本发明范围内，用“尤其是”或“优选”表示的特征被理解为是可选特征。

附图标记列表

6 转子轴

8 传动装置

10 转矩支柱

12 支承环

14 支承孔

16 空心柱形的弹性体

20 机座

22 垫片

24 垫块

25 固定块

26 弹性套

27 垫片

28 螺母

29 固定螺栓

30 支撑螺栓

32 支撑螺栓的中央部

34、36 支撑螺栓的凸出部

38 用于固定螺栓的孔

40 沟槽形凹处

42 用于放大单元的凹处

44 用于电线引导机构的孔

45 不锈钢管

46、47 纵向延伸的应变片

48、49 横向的应变片

50 放大单元

52 用于连接至放大单元的插头的沉孔

54 分析单元

60 传感器孔

62 传感器杆

64 固定机构

66 传感器

100 转矩支承

110 转矩支柱

116 空心柱形的弹性体

120 夹紧框

130 支撑螺栓

Claims (14)

1.一种用于测量风力发电机力矩的装置，包括支撑螺栓(30，130)，其与风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座(20)连接或能与之连接，其中该风力发电机的传动装置(8)的转矩支柱(10，110)支承在或可支承在该支撑螺栓(30，130)上，其特征在于，该支撑螺栓(30，130)配设有一个或多个传感器(46-49；66)，所述传感器设计和布置用于探测该支撑螺栓(30，130)的应变和剪切，其中设有信号处理和/或分析单元(54)，该信号处理和/或分析单元与所述传感器(46-49；66)连接并且设计用于在该风力发电机运行中从该传感器(46-49；66)的测量信号中由该支撑螺栓(30，130)的弯曲和/或剪切确定作用于转矩支柱(10)的俯仰力矩和/或横滚力矩。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，作为传感器(46-49)，多个应变片被安装在该支撑螺栓(30，130)上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，一个或多个应变片(46，48)为了测量该支撑螺栓(30，130)的弯曲在该支撑螺栓(30，130)的纵向上取向，和/或一个或多个应变片(47，49)为了测量该支撑螺栓(30，130)的剪切以相对于该支撑螺栓(30，130)的纵向成30°至90°的，尤其40°和50°之间的，尤其是45°的角度取向。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，该支撑螺栓(30，130)穿过该转矩支柱(10，110)的支承孔(14)并且在两侧分别以两个端部(34，36)之一从该支承孔(14)突出，其中该应变片(46-49)关于该支承孔(14)的中央平面对称地布置在两个凸出的端部(34，36)上，其中尤其是在两个端部(34，36)中的每一个上，多个应变片(46-49)安置在各自端部(34，36)的彼此对置的侧面上。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，分别有四个在支撑螺栓(30，130)的纵向延伸部中取向的应变片(46，48)和/或分别有四个相对于支撑螺栓(30，130)的纵向以30°至90°的角度取向的应变片(47，49)布线连接成一个桥电路。

6.根据权利要求2至5之一所述的装置，其特征在于，这些应变片(46-49)嵌埋在一个或多个预制的沟槽形凹处(40)中，其中这个凹处(40)或这些凹处(40)尤其用可取下的，屏蔽电磁污染的盖可被盖住或被盖住。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在支撑螺栓(30，130)上的传感器(46-49)的电线引导机构在所述凹处(40)中和/或该支撑螺栓(30，130)的贯通孔(60)中延伸。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在该支撑螺栓(30，130)的无法在安装于该传动装置的转矩支柱(10，110)内的状态中接近的中央部(32)内，在该凹处(40)内装入一个管(45)作为电线引导机构。

9.根据权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，该支撑螺栓(30，130)在至少一侧在支撑螺栓(30，130)的纵向上具有传感器孔(60)，在该传感器孔内安置传感器杆(62)，该传感器杆的外径小于传感器孔(60)的内径，其中该传感器杆(62)尤其可分离地被固定在该传感器孔(60)的一端部内，其中在该传感器孔(60)的出口处设有传感器(66)，该传感器设计用于确定该传感器杆(62)的与传感器杆(62)的固定端相对的一端的由该支撑螺栓(30，130)的弯曲和/或剪切造成的偏转和/或偏转力。

10.根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，该支撑螺栓(30，130)在至少一侧在该支撑螺栓(30，130)的纵向上具有传感器孔(60)，在该传感器孔内设有传感器杆(62)，该传感器杆的外径小于传感器孔(60)的内径，其中该传感器杆(62)被可分离地固定在该传感器孔(60)的一端部内和该传感器孔(60)的出口处，其中该传感器杆(62)配设有用于测量弯曲和/或剪切的至少一个传感器，尤其是一个或多个应变片。

11.一种风力发电机，具有根据权利要求1至10之一所述的用于测量风力发电机力矩的装置，其中该风力发电机具有安置在塔上的且方位角可调的机舱，该机舱具有带有基本水平的转子轴线的转子以及由该转子驱动的或可驱动的包括传动装置(8)的驱动系，该传动装置通过一个或多个转矩支柱(10，110)支承在该机舱的机座(20)上。

12.根据权利要求11所述的风力发电机，其特征在于，该传动装置在对置的两侧分别借助转矩支柱(10，110)支承在该机座(20)上，其中两个转矩支柱(10，110)中的每一个配设有根据权利要求1至10之一的装置，其中这两个装置具有一个共同的信号处理和/或分析单元(54)。

13.一种利用根据权利要求1至10之一所述的装置运行风力发电机的方法，该装置包括支撑螺栓(30，130)，该支撑螺栓与该风力发电机的安置在塔上的方位角可调的机舱的机座(20)连接或可与之连接，其中该风力发电机的传动装置(8)的转矩支柱(10，110)可支承或支承在该支撑螺栓(30，130)上，其特征在于，借助在该支撑螺栓(30，130)之上或之中的所述一个或多个传感器(46-49；66)来测量该支撑螺栓(30，130)的应变和剪切，并且借助与这个或这些传感器(46-49；66)相连的该信号处理和/或分析单元(54)在该风力发电机的运行中从传感器(46-49；66)的测量信号中由支撑螺栓(30，130)的弯曲和/或剪切确定作用于转矩支柱(10，110)的俯仰力矩和/或横滚力矩。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，从传感器(46-49；66)的测量信号中确定的俯仰力矩和横滚力矩尤其是还有转矩被馈入控制装置中以调整风力发电机的转矩和/或俯仰调整，尤其用于单独叶片调整。