風力發電機導流罩支撐架試驗裝置的製作方法

2023-06-29 19:40:21 4

本發明涉及風力發電機組試驗領域，更具體地說，涉及一種風力發電機組導流罩支撐架試驗裝置。

背景技術：

風輪導流罩是輪轂及相關零部件不受外界損壞的保護罩，它對風電機組運行穩定性及風能利用率有著重要的作用。導流罩支撐架作為導流罩與風電機組的連接部件，承受著導流罩外部的風載、冰載、雪載和導流罩自身重量的組合載荷。目前，該部件設計多採用焊接結構形式，在焊接和機加工過程中存在著不確定殘餘內應力，而設計該部件時的強度計算僅基於ANSYS軟體的有限元分析，無法保證有限元分析結果的準確性，從而導致支撐架在使用過程中結構變形，甚至斷裂現象，嚴重影響風電機組正常使用，增加風電機組維修成本。

技術實現要素：

為了克服已有風力發電機組試驗技術中無法驗證ANSYS軟體的有限元分析的準確性、無法對導流罩支撐架實現疲勞性試驗的不足，本發明提供一種有效驗證ANSYS軟體的有限元分析的準確性、實現導流罩支撐架疲勞性試驗的試驗裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種風力發電機導流罩支撐架試驗裝置，所述試驗裝置包括用於模擬導流罩組件旋轉的動力系統、模擬風載荷加載系統和應力應變測量系統，模擬風載荷加載系統包括軸向加載系統和徑向加載系統，所述動力系統的輸出軸與所述導流罩組件連接，所述軸向加載系統的動作端沿著軸向方向與所述導流罩接觸，所述徑向加載系統的動作端沿著徑向方向與所述導流罩接觸，所述應力應變測量系統的應變片位於所述導流罩支架的設定位置，所述應力應變測量系統還包括用於將測量信號無線傳輸的無線傳輸模塊。

進一步，所述軸向加載系統包括軸向力加載器、軸向力傳感器、軸向柔性連接裝置、旋轉軸裝置、聯軸器、隨形加載壓頭和軸向加載裝置安裝支架，所述隨形加載壓頭隨導流罩組件旋轉，所述隨形加載壓頭的中心軸通過聯軸器與所述旋轉軸裝置連接，所述旋轉軸裝置與所述軸向柔性連接裝置連接，所述軸向柔性連接裝置與軸向力傳感器連接，所述軸向力傳感器與軸向力加載器的動作端連接，所述軸向力加載器、旋轉軸裝置、軸向柔性連接裝置均安裝在所述軸向加載裝置安裝支架上。

再進一步，所述徑向加載系統包括徑向力加載器、徑向力傳感器、徑向柔性連接裝置、滾輪壓頭和徑向加載裝置安裝支架，所述滾壓壓頭可隨導流罩自旋轉，所述滾壓壓頭的基座與所述徑向力傳感器連接，所述徑向力傳感器與所述徑向力加載器的動作端連接，所述徑向力加載器的另一端與所述徑向柔性連接裝置連接，所述徑向柔性連接裝置、徑向力傳感器均安裝在徑向加載裝置安裝支架上。

更進一步，所述徑向力加載器和軸向力加載器均採用電動推桿、電動氣缸或液壓缸。當然也可以是其他加載方式，力加載器與力傳感器組成反饋迴路，精確控制加載力。

所述徑向柔性連接裝置和軸向柔性連接裝置均採用彈性裝置。例如彈簧或其他彈性材料。

所述應力應變測量系統包括應力應變測試儀和應變片，所述應力應變測試儀與所述應變片連接，所述應力應變測試儀包括無線傳輸模塊。系統數據採用無線信號傳輸，可實時獲取導流罩支架的應力應變數據。

所述動力系統包括電動機與變速機構。所述電動機為變頻電機或直流電機，所組成的動力系統可以無級變速。

或者是，所述動力系統包括風電機組的發電機(改接為電動機)及傳動鏈系統。

優選的，所述聯軸器為十字滑塊式聯軸器。

本發明的有益效果主要表現在：用於驗證基於ANSYS軟體有限元分析計算結果的準確性，並採集到一定數據後可對軟體分析結果進行修正。該試驗裝置也可對導流罩支撐架進行疲勞性試驗，確保設計的導流罩支撐架使用安全。

附圖說明

圖1為本發明所提供的風力發電機導流罩支撐架試驗裝置的結構示意圖；

圖2為本發明所提供的風力發電機導流罩支撐架試驗裝置的工作狀態示意圖；

圖3為本發明所提供的風載荷軸向加載系統結構示意圖；

圖4為本發明所提供的風載荷徑向加載系統結構示意圖；

上圖中：1為動力系統、2為模擬風載荷徑向加載系統、21為滾輪壓頭、22為徑向力傳感器、23為徑向力加載器、24為徑向加載裝置安裝支架、25為徑向柔性連接裝置、3為模擬風載荷軸向加載系統、31為隨形加載壓頭、32為聯軸器、33為旋轉軸裝置、34為軸向柔性連接裝置、35為軸向力傳感器、36為軸向力加載器、37為軸向加載裝置安裝支架、4為應力應變測量系統。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參照圖1～圖4，一種風力發電機導流罩支撐架試驗裝置，包括模擬導流罩組件旋轉的動力系統1、模擬風載荷加載系統和應力應變測量系統4，模擬風載荷加載系統包括軸向加載系統3和徑向加載系統2，所述動力系統1的輸出軸與所述導流罩組件連接，所述軸向加載系統3的動作端沿著軸向方向與所述導流罩接觸，所述徑向加載系統2的動作端沿著徑向方向與所述導流罩接觸，所述應力應變測量系統4的應變片位於所述導流罩支架的設定位置，所述應力應變測量系統4還包括用於將測量信號無線傳輸的無線傳輸模塊。

模擬導流罩旋轉的動力系統1為電動機與變速機構，或由風電機組的發電機(改接為電動機)及傳動鏈系統提供。模擬風載荷徑向加載系統由徑向力加載器23、徑向力傳感器22、徑向柔性連接裝置25、滾輪壓頭21、徑向加載裝置安裝支架24等組成，滾輪壓頭可隨導流罩自旋轉。模擬風載荷軸向加載系統由軸向力加載器36、軸向力傳感器35、軸向柔性連接裝置34、旋轉軸裝置33、聯軸器32、隨形加載壓頭31、軸向加載裝置安裝支架37等組成，隨形加載壓頭隨導流罩旋轉，模擬風載荷加載系統聯軸器32為十字滑塊式聯軸器。加載系統的軸向力加載器36、徑向力加載器23為電動推桿或氣缸、液壓缸，力加載器與力傳感器組成反饋迴路，精確控制加載力。徑向柔性連接裝置25、軸向柔性連接裝置34為彈簧或其他彈性材料或其他彈性裝置。導流罩支撐架應力應變測量系統4由應力應變測試儀、應變片、計算機組成，系統數據採用無線信號傳輸。

在本發明一具體實施例中，模擬導流罩旋轉的動力系統1為電動機與變速機構，或由風電機組的發電機(改接為電動機)及傳動鏈系統為動力，電機採用變頻技術可無級調速，模擬各風況下導流罩旋轉轉速。

在本發明一具體實施例中，模擬風載荷加載系統由徑向加載系統2與軸向加載系統3組合而成，根據實際的風載荷與導流罩支撐架結構，在徑向加載系統2與軸向加載系統3上輸入各自加載力。

在本發明一具體實施例中，模擬風載荷加載系統的徑向力加載器23、軸向力加載器36與徑向力傳感器22、軸向力傳感器35組成控制反饋迴路，當導流罩外形不規則時，力加載器能自動調節加載力，達到精確加載。

在本發明一具體實施例中，應力應變測量系統4的系統數據採用無線信號傳輸，可實時獲取導流罩支架應力應變數據。

本發明所提供的風力發電機組導流罩支撐架試驗裝置具有如下優點：

1、本發明的試驗裝置可無級模擬各風況下導流罩旋轉轉速。

2、本發明的試驗裝置載荷加載系統的徑向力加載器23、軸向力加載器36與徑向力傳感器22、軸向力傳感器35組成控制反饋迴路，當導流罩外形不規則時，力加載器能自動調節加載力，達到精確加載。

3、本發明的試驗裝置應力應變測量系統4採用無線信號傳輸，可實時獲取導流罩支架應力應變數據。

4、本發明的試驗裝置可模擬導流罩工作工況、極限工況下支撐架受力狀況及疲勞試驗。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。