機艙測試設備的製作方法
2023-07-02 04:38:36 1
機艙測試設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及機艙測試設備，特別是用於測試風力渦輪機機艙（11）的機艙測試設備（1），包括：被實現成建模風力渦輪機塔（12）的行為的實體塔模型設備（2）；和/或被實現成建模風力渦輪機轉子（13）的行為的實體轉子模型設備（3）；以及用於激勵實體模型設備（2、3）的激勵器設備（20、30）。本發明還描述了測試風力渦輪機機艙的方法，該方法包括將機艙安裝到機艙測試設備的實體塔模型設備上，該實體塔模型設備被實現成建模風力渦輪機塔的行為；以及/或者將機艙測試設備的實體轉子模型設備安裝到機艙的轂（131），該實體轉子模型設備被實現成建模風力渦輪機轉子的行為；以及激勵實體塔模型設備和/或實體轉子模型設備。
【專利說明】機艙測試設備
【技術領域】
[0001]本發明描述用於測試風力渦輪機的機艙測試設備以及測試風力渦輪機機艙的方法。
【背景技術】
[0002]風力渦輪機通常包括被裝納在機艙內的發電機，該機艙被安裝在塔的頂部上以便機艙位於地面或海平面上方相對較高處。高塔是優選的，因為隨著海拔增高風速增加。風力渦輪機塔的高度能夠超過70 m。塔通常是閉合結構以便提供結構穩定性並且為設置在塔本身內的部件(例如電氣系統、冷卻設置、控制器械等等)提供保護。一種廣泛使用的塔構造類型包括連接在一起且安裝到地基的多個鋼段。另一種塔結構類型由混凝土 (例如接連堆疊在頂部上的強化混凝土區段)製成或者在現場鑄造。機艙通常藉助於偏航圈(yaw ring)被安裝到塔的頂部，使得機艙能夠運動以便使轉子迎風。這裡，術語「轉子」應該被理解成被連接到轂的轉子葉片的設置，其繼而被安裝到發電機的可旋轉部件，例如軸或場(取決於使用的發電機類型)。
[0003]機艙、發電機和轉子的總重量安置在塔的頂部上，該塔通常被簡單地看作是承重結構。不過，無論構造塔的方式如何，塔均不是完全剛性的，並且能夠沿水平面(例如通過塔頂部的水平面)的任意方向振蕩，並且塔能夠側向振蕩，這是由於在風力渦輪機操作期間作用在塔上的力或者由於強風的結果。振動或振蕩能夠最終損害風力渦輪機的結構穩定性，這是因為重複的振動能夠導致疲勞。此外，機艙的振動還能夠表現為不可接受的刺耳的噪聲水平。在開始風力渦輪機的實際構造之前難以預測振蕩的特性和程度。通常，使用複雜的模擬程序來建模風力渦輪機構造的各方面並且軟體模擬的結果被用於改善各個設計方面。不過，這樣的軟體模擬僅具有有限用途，這是因為其結果完全取決於建模輸入信息的準確性並且其完全不可能準確建模塔、機艙、發電機和轉子在所有可想到工況下的所有方面。因此，當風力渦輪機已經被構造且被投入使用時，可以觀察到在特定條件下其運轉不良，且具有無法糾正的有害副作用。尤其在包括許多風力渦輪機的風場情況下，例如近海風場，在所有天氣條件中且對於所有功率輸出水平而言，風力渦輪機均具有令人滿意的性能是非常重要的。
【發明內容】
[0004]因此本發明目標是提供在風力渦輪機構造之前預測該風力渦輪機的行為的改良方法。
[0005]該目標是通過權利要求1的機艙測試設備以及權利要求11的測試風力渦輪機機艙的方法實現的。
[0006]根據本發明，用於測試風力渦輪機機艙的機艙測試設備包括被實現為建模風力渦輪機塔的行為的實體塔模型設備；和/或被實現為建模風力渦輪機轉子的行為的實體轉子模型設備；以及用於激勵實體模型設備的激勵器設備。[0007]根據本發明的機艙測試設備的優點在於，其能夠被用於在風力渦輪機的實際構造之前識別和校正風力渦輪機的各種部件的設計缺陷，以便能夠避免對於機艙和/或發電機的損壞。機艙測試設備使得能夠從一開始就改進機艙設計，從而避免否則將會由於持續振動的有害副作用(例如材料疲勞)所導致的成本。此外，根據本發明的機艙測試設備能夠被構造在任何便利位置，例如在發電機或機艙製造地點。此外，塔或轉子的行為能夠被非常準確地轉換成緊湊實體模型，以便能夠以經濟的方式實現根據本發明的測試設備。
[0008]根據本發明，測試風力渦輪機機艙的方法包括將機艙安裝到實體塔模型設備上，該實體塔模型設備被實現成建模風力渦輪機塔的行為；以及/或者將實體轉子模型設備安裝到機艙的轂，該實體轉子模型設備被實現成建模多個風力渦輪機葉片的行為；以及激勵實體塔模型設備和/或實體轉子模型設備。
[0009]根據本發明的方法的優點在於，在不必須首先將機艙運輸到已經構造好的塔的情況下非常便利地執行測試。測試過程的結果能夠被非常方便地現場分析，並且能夠快速進行且再次測試校正手段，以便在構造風力渦輪機之前能夠優化機艙設計。因此，該方法能夠有助於減少風力渦輪機的成本，如果將要構造具有許多風力渦輪機的風場，則這樣的節省就變得更為重要。根據本發明的方法還能夠被用於通過使用相同的機艙類型並且執行測試過程來複製已經觀察到的問題並且識別出其原因，從而查找現有風力渦輪機設計的錯誤。以此方式，能夠校正或改進現有設計。
[0010]如下面的描述所揭示的，通過從屬權利要求給出的本發明的具體有利實施例和特徵。不同權利要求類別的特徵可以適當地結合以便得到這裡沒有描述的其他實施例。
[0011]在下文中，但是不以任意方式約束本發明，術語「風力渦輪機轉子」應該被理解成意味著安裝到整流罩或轂的風力渦輪機葉片，因為這些共同地導致了被風旋轉。根據發電機設計，整流罩的旋轉被傳遞到發電機的軸或場設置。
[0012]機艙測試設備能夠被實現成建模風力渦輪機的各種結構和行為方面。風力渦輪機塔能夠被看作是具有與塔相同的長度且承載機艙、發電機和轉子的重量的「長彈簧」。例如，80 m的塔能夠被看作是具有80 m左右的長度的長彈簧。本發明利用如下事實，即:「短彈簧」的適當集群(constellation)能夠提供長彈簧的等價模型。因此,在本發明的具體優選實施例中，實體塔模型設備包括被選擇成模仿風力渦輪機塔的彈簧特徵的彈簧元件的設置。因此能夠構造長彈簧的實體模型。測試設備(或在下文中的「測試裝置」)優選地包括被實現成激勵彈簧元件設置以便模仿塔本身的物理行為的塔激勵器設備。
[0013]在本發明的優選實施例中，彈簧元件設備包括處於適當集群的多個直立彈簧元件。例如，可以確定能夠通過以對應於塔的上部水平的圓形橫截面的圓形集群設置的幾百個短彈簧來建模長彈簧。
[0014]在豎直方向上，風力渦輪機塔將基本不具有運動，而塔的上部區域能夠很大程度地側向搖擺或振動。為了預測實際中塔的性能，應該通過任意塔模型來考慮這種行為。因此，在本發明的進一步優選實施例中，彈簧元件被實現成包括沿水平方向的低剛度和沿豎直方向的高剛度，其中「豎直」方向對應於塔的豎直取向，並且「水平」方向涉及塔的振蕩的水平平面，如在【背景技術】中所指明的。
[0015]風力渦輪機塔還可以由於載荷而繞其豎直軸線稍微扭曲，其中扭轉運動或「扭曲」的量在塔的最高點處(即:機艙安裝於塔所處的水平處)是最大的。因此，在本發明的進一步優選實施例中，彈簧元件優選地被實現成其能夠建模塔的扭轉運動。為此，彈簧元件能夠被實現成包括沿徑向方向的高剛度和沿切向方向的低扭轉剛度。一組這樣的彈簧元件可以被設置成圓形集群以便彈簧元件沿該圓形的切向呈現低剛度並且沿該圓形的徑向呈現高剛度。
[0016]通過使用拉杆/張力杆(即具有被選擇成獲得所需彈簧特性的尺寸和材料特性的金屬杆)能夠獲得彈簧元件。拉杆還優選地被實現成用於牢固地安裝在將要安裝機艙的且能夠由激勵器設備所作用的適當設備內。
[0017]之後能夠使用很多這樣的簡單的短彈簧來建模長彈簧。不過，需要可靠地建模長塔的多個短彈簧會難以容納在測試裝置內。因此，在本發明的具體優選實施例中，彈簧元件包括連接在一起的一捆直立板或拉杆。本發明利用如下事實，即可以通過有效地結合一組短彈簧以得到單個短彈簧來準確地建模該組短彈簧的行為。因此，幾百個有限元短彈簧模型構成的圓形集群能夠被「轉換」成幾十個短彈簧元件的等價實體形式。能夠通過使用板簧類型(例如包括相同尺寸的平坦金屬板層的複合杆，所述金屬板具有被選擇成獲得所需彈簧特性的尺寸和材料特性)來獲得這樣的彈簧元件。這樣的彈簧元件優選地還被實現成牢固地安裝在能夠安裝機艙的且能夠被激勵器設備所作用的適當設備內。例如，能夠使用螺栓和也被用於將彈簧元件連接到測試設備的一部分的夾具將金屬板緊固在一起。
[0018]測試裝置能夠以多種方式實現成模擬安裝在塔頂部上的機艙的真實行為。在應該模擬塔頂部繞其自身軸線的旋轉運動的「旋轉模式」中，短彈簧的設置優選地繞與塔的豎直軸線對應的圓形的中心對齊，即:在如上所述的圓形集群內。在應該模擬塔的橫向或側向位移的「平移模式」中，短彈簧可按正方形或矩形設置來布置。
[0019]如上所述，短彈簧應該被實現成使得其能夠以如下方式被固定在測試裝置內，SP:能夠通過塔激勵器設備激勵彈簧元件設置。因此，在本發明的優選實施例中，實體塔模型設備包括至少一個水平板以用於連接到彈簧元件設置的直立彈簧元件，並且其中塔激勵器設備被實現成向水平板施加橫向力。例如，直立彈簧元件能夠被設置成繞其上安裝機艙的正方形金屬板的邊緣的正方形形式，並且塔激勵器設備能夠被實現成向板的一個或更多個側面施加脈動或周期力。以此方式，實現了成組彈簧元件的受控橫向位移，並且模仿塔的振蕩行為的這種橫向位移被傳遞到機艙。測量器械或傳感器能夠被設置在機艙內或機艙上的適當部位以便監控測試裝置所引起的振動效果。
[0020]優選地，「塔」，即彈簧設置，應該被激勵成實際地模仿真實風力渦輪機塔的行為。因此，在本發明的具體優選實施例中，塔激勵器設備被實現成以特定頻率或特定頻率範圍振動實體塔模型設備，以便安裝在測試裝置上的機艙也被導致以該頻率或該頻率範圍振動。例如，能夠導致建模80 m塔的實體塔模型設備以0.2 Hz和0.5 Hz之間的頻率(這是該高度的塔的典型頻率範圍)振動。不過，為了加速測試以便能夠更快地獲得結果，頻率能夠被放大適當倍數，例如倍數10，使得對於上述典型頻率範圍得到在2 Hz和5 Hz之間的頻率。
[0021]機艙可以以任意適當方式被安裝或連接到測試裝置。不過，因為來自塔的力通常通過其偏航圈(即塔和機艙之間的接口)被傳遞到機艙，所以在本發明的優選實施例中實體塔模型設備包括被實現成將機艙連接到彈簧元件設置的偏航接口。以此方式，機艙能夠以與它在實際中被連接到塔的相同方式被連接到測試裝置，並且振動載荷將被實際地傳遞到機艙。這允許非常精確地觀測測試裝置操作期間的振動效果。
[0022]機艙的設計通常被改進以適合將要使用的發電機的設計以及其將被安裝到的塔的構造參數。例如，大型發電機將通常需要具有相對大的上部直徑的較高塔，而較小發電機能夠被安裝在具有相對較小上部直徑的塔上。測試裝置能夠被構造成適於具體的塔和機艙設計。不過，在本發明的優選實施例中，偏航接口被實現成適合大量不同的機艙設計。例如，偏航接口能夠被實現成適應具有不同直徑和適當螺栓設置的圓形轉接環。測試裝置優選地被實現成使得能夠使用相對少的工作來安裝轉接環，例如通過將其固定到彈簧元件設置的上部板。具體機艙的偏航圈於是可以被簡單地提升到已經在測試裝置上就位的適當轉接環上並且被固定成如同其正被固定到塔的頂部一樣。
[0023]在風力渦輪機操作期間，風施加力於轉子葉片上，轉子葉片通常俯仰以使得能夠從風汲取儘可能多的能量。如【背景技術】中所提及的，隨著距離地面或海平面的距離增加，風速增加。特別是在非常大型轉子的情況下，轉子平面(即當轉子葉片旋轉過整個圓形時其所描繪的圓盤)能夠具有120 m或更大量級的直徑，在轉子平面的上部區域和下部區域之間的風速差會是非常可觀的。因此，轂通常被不均勻加載。不均勻載荷能夠對被直接連接到轂的其他部件(例如具有直接驅動變速器的發電機的轉子外殼，或者具有齒輪變速器的發電機的軸和齒輪箱)產生不利影響。因此，在本發明的具體優選實施例中，實體轉子模型設備包括被實現成安裝到機艙的轂的旋轉質量塊，以及被實現成激勵實體轉子模型設備的轂激勵器設備。實體轉子模型設備優選地包括用於模擬轂的不均勻載荷的器件。因此在本發明的進一步優選實施例中，實體轉子模型設備包括具有足夠重量的旋轉質量塊，其被安裝到轂以使得當其旋轉時不均勻旋轉載荷被施加到轂上以便模仿風力渦輪機操作期間轉子葉片的性能。
[0024]風力渦輪機大體被構造在具有可靠風形態(即來自盛行方向的令人滿意的高風速)的地點。因此，這種風力渦輪機的轉子主要面向盛行風的方向，並且塔將主要根據特定形態而振動。因此，在本發明的具體優選實施例中，激勵實體塔模型設備的步驟包括沿特定方向引起機艙的振動。以此方式，將主要施加在機艙上的載荷能夠被可靠地建模和模仿。
[0025]當然，風向能夠改變，特別是在渦流或陣風條件下會改變。因此，在本發明的另一優選實施例中，激勵實體塔模型設備的步驟包括改變機艙的振動方向。
[0026]因此，根據本發明的測試裝置的塔設備激勵器優選地被實現成從多個不同方向向彈簧元件設置施加脈動或周期力。例如，塔設備激勵器能夠被實現成可運動。其能夠被用於從一側向彈簧元件設置施加力，然後來回運動成從不同側面向彈簧元件設置施加力。不過，在本發明的具體優選實施例中，塔設備激勵器包括多個激勵器元件，其繞彈簧元件設置被設置成使得在任一時間，脈動或周期力能夠從多個不同方向被施加到彈簧元件設置。這允許更真實地激勵「塔」以及更精確地建模其行為和對機艙的影響。
[0027]通常，當風改變方向時，這可以以某種方式被探測到，並且偏航驅動器被致動來轉動轉子以便迎風。塔頂部的振蕩也將改變，例如第一風嚮導致的振蕩將停止，而新風嚮導致的振蕩將建立。因此，在偏航過程期間和之後，風力渦輪機塔頂部上的機艙將承受各種方向和各種頻率的振蕩。因此，在本發明的具體優選實施例中，該方法包括在彈簧元件設置承受多個方向的激勵的同時使機艙偏航的步驟。
[0028]根據本發明的方法優選地包括步驟:作為實體塔模型設備和/或實體轉子模型設備的激勵的結果測試施加於機艙內或機艙上的部件上的載荷。觀察到的結果能夠被詮釋成確定應該對塔、機艙、發電機等的結構設計做出的改進，例如在機艙的具體區域處是否需要額外增強或阻尼。這樣的設計校正能夠被相對快速地執行，並且測試裝置能夠被再次用於確定其有效性。因此，根據本發明的測試裝置能夠被用於在實際構造風力渦輪機之前識別和校正設計問題。
[0029]結合附圖從之後的具體描述可以顯而易見到本發明的其他目標和特徵。不過，應該理解，附圖僅設計用於圖釋目的並且不作為對本發明限制的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1示出了典型風力渦輪機構造；
圖2示出了根據本發明的機艙測試設備的有限元模型；
圖3示出了根據本發明實施例的機艙測試設備；
圖4示出了用於圖3的機艙測試設備中的彈簧元件的實施例；
圖5示出了用於圖3的機艙測試設備中的轉子轂激勵器設備的實施例；
圖6示出了安裝在圖3的機艙測試設備上的機艙；
圖7示出了用於本發明的機艙測試設備中的塔模型設備的替代性實施例。
[0031]在附圖中，貫穿始終同樣的附圖標記指代同樣的物體。附圖中的物體不必要成比例繪製。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出了典型風力渦輪機構造，其具有安裝在塔12頂部上的機艙I。附圖不是成比例的，並且塔12能夠顯著地高於所示。機艙11能夠藉助於偏航圈110相對於塔12旋轉。冷卻設置111被安裝在機艙11的後部以便在運轉期間冷卻發電機部件。為了從風汲取儘可能多的能量，機艙11被轉動成使得包括安裝到整流罩131或轂131上的多個葉片130的轉子13直接迎風。在風力渦輪機運轉期間，塔12側向搖擺或振蕩，這以誇張的方式被靠近塔頂部的點線和短劃線示出。這些振蕩能夠對風力渦輪機的結構穩定性產生不良影響，這是因為重複的振動會導致體現在風力渦輪機各部件中的材料疲勞。
[0033]圖2示出了用於形成根據本發明的機艙測試設備的有限元模型4。通過短彈簧40構成的圓形形式來建模塔。通過連接到轂模型43的三個葉片模型42來建模轉子，該轂模型43用來「轉動」軸模型41。這種有限元模型4能夠提供對風力渦輪機的對應「真實」部件的令人滿意的近似呈現。為了將有限元模型4轉換成實體設備，發明人使用多個實體彈簧元件來代替短彈簧40以便獲得實體塔模型，並且通過旋轉質量塊來代替葉片和轂模型42、43以便獲得實體轉子模型。
[0034]圖3中示出了具有這種塔模型2的測試裝置I的實施例。塔模型2包括彈簧元件設置21，其有效地包括兩個正方形水平板23、24，正方向形式的直立彈簧元件22被安裝在這兩個正方形水平板23、24之間。測試裝置I的這種實施例能夠被用於良好地實現模擬「塔」的橫向位移。
[0035]測試裝置I包括塔模型激勵器20，其包括多個位移塊20，所述位移塊能夠沿限定方向DpD2移位以便向水平板23、24施加橫向脈動或周期力。位移塊20能夠是適當的厚重材料(例如混凝土)的實心塊，並且能夠被適當的大功率馬達(未示出)移動。為此，移位塊20可以被安裝在軌或輥子上以便其能夠沿橫向方向DpD2相對容易地移位。
[0036]測試裝置I還包括偏航接口 26以用於連接到機艙並且用於實現偏航功能，例如使用通常的偏航驅動器來致動偏航圈以便轉動機艙。這裡，偏航接口 26被實現成被固定到上部水平板23的剛性環形部件。偏航圈111被安裝到偏航接口 26，以便機艙能夠被降低就位並且以常規方式被固定。偏航接口 26能夠適於接收不同直徑的偏航圈以便能夠使用這種測試裝置I測試不同機艙。測試裝置I能夠被牢固地固定到地基25的地面，以便即使在塔模型2上的塔模型激勵器施加較大的力的情況下仍能可靠地模仿風力渦輪機塔的豎直剛性。通過激活偏航驅動器，能夠使得機艙旋轉，以便能夠改變其相對於力方向Dp D2的位置。
[0037]通過正方形形式的彈簧元件22來建模平移模擬模式中的風力渦輪機塔的頂部的橫向位移。每個彈簧元件22包括多個平坦拉杆220，如圖4所示。在這種示例中，拉杆220被設置成每側五個拉杆220的兩個直立組，其在頂部和底部被連接器件221連結在一起，該連接器件221繼而能夠被螺栓連接到如上文在圖3中描述的對置水平安裝板23、24的內側表面。剛性拉杆220和連接器件221的結合提供了沿豎直方向Y和徑向方向Z具有基本上無限剛性且僅沿特定水平方向X具有期望程度的柔性的彈簧元件22。當然，所用的拉杆220的數量將取決於被選擇來代表有限元短彈簧的彈簧元件的數量，其中所述有限元短彈簧繼而共同地建模風力渦輪機塔的「長彈簧」。
[0038]圖5示出了用於圖3的測試裝置I中的轉子轂激勵器設備3的實施例的簡化圖示。轉子轂激勵器設備3需要僅建模轉子的不均勻或偏心載荷並且將其傳遞到發電機的軸或場設置(這取決於發電機設計)。為此，轉子轂激勵器設備3包括被安裝在軸32上的質量塊31。軸能夠被轉子模型激勵器轉動以便質量塊31旋轉來模擬「真實」轉子的偏心載荷。
[0039]圖6示出了安裝在圖3的機艙測試設備I上的機艙11。測試裝置I被牢固地固定在地基25中，以便當激活塔模型激勵器20時僅「塔」 2或塔模型設備2的橫向位移被傳遞到機艙。「轉子」3或轉子模型設備3被安裝到整流罩131，並且轉子模型激勵器30 (在本情況下使用傳動帶33)導致質量塊繞中心軸沿所示方向R以偏心方式旋轉，因而模擬存在處於運動的一組轉子葉片的情況。在測試期間，機艙11的偏航驅動器能夠被激活以便使機艙11偏航，且同時沿一個或兩個橫向方向DpD2施加脈動或周期位移。
[0040]圖7示出了測試裝置的塔模型設備2的另一實施例的彈簧元件22構成的圓形設置。這裡，彈簧元件22被設置成使得其能夠更好地建模塔頂部的扭轉運動。為了模擬彎曲箭頭所示的扭轉位移Dt，測試裝置包括適當激勵器(未示出)，其能夠通過在適當點施加力F使得測試裝置的上部板23相對於下部板24移位。可以通過彈簧元件22的較低切向剛性(對應於圖4中的方向X)來產生扭轉位移DT。由於彈簧元件22的高度徑向剛性(對應於圖4中的方向Z)，所述位移還被約束於扭轉位移。以此方式，能夠以旋轉模式來模擬風力渦輪機塔頂部的「扭曲」。
[0041]明顯地，使用本發明的測試裝置，能夠非常真實地且在風力渦輪機的實際構造之前模擬該風力渦輪機的真實工作條件。此外，激勵器能夠以相當高的速度運轉任意時間段，以便能夠在相對短的時間內探測到持久振蕩的副作用，例如材料疲勞。在實際中，材料疲勞可能需要多年才會顯現。根據本發明的測試裝置允許非常快速地識別這樣的材料疲勞，以便能夠採取措施避免疲勞。為此，用於測量應力和應變的傳感器和測量裝置能夠被放置在機艙內或機艙上的適當點以便測量激勵器設備被激活時振動和載荷的影響。模擬期間振動的頻率不限於通常很低的真實頻率，而是能夠被增加成使得能夠在相對較短的時間周期內收集到可靠的信息。例如，模擬能夠被設定成運轉幾小時、幾天或甚至幾周的時間周期，從而模擬將在幾個月或甚至幾年的時間周期中產生的行為。以此方式收集的信息能夠被詮釋成確定在風力渦輪機的實際構造之前應該被執行的任何設計校正。
[0042]雖然已經以優選實施例及其變型的形式公開了本發明，但是將理解的是在不背離本發明範圍的情況下可以對其作出大量額外的改進和修改。例如，根據本發明的測試裝置能夠被用於測試將被安裝在高塔頂部上的任意結構上的塔振蕩的影響。
[0043]為了簡明，應該理解的是，貫穿本申請「一」或「一種」的使用不排除多個，並且「包括」不排除其他步驟或要素。
[0044]附圖標記:
1測試裝置
10風力渦輪機
11機艙
110偏航圈
111冷卻設置
12塔
13轉子
130葉片
131轂
2塔模型設備
20塔模型激勵器
21彈簧元件設置
22彈簧元件
220拉杆
221連接器件
23上部板
24下部板
25地基
26偏航接口
3轉子模型設備
30轉子模型激勵器
31質量塊
32驅動軸
33傳動帶
4有限元模型
40短彈簧模型
41軸模型42葉片模型
43轂模型
X水平方向
Y豎直方向
Z徑向方向
D1第一位移方向
D2第二位移方向
Dt扭轉位移方向
R旋轉方向
F力
【權利要求】
1.一種用於測試風力渦輪機機艙(11)的機艙測試設備(I)，所述機艙測試設備包括: 被實現成建模風力渦輪機塔(12)的行為的實體塔模型設備(2);和/或 被實現成建模風力渦輪機轉子(13)的行為的實體轉子模型設備(3);以及 用於激勵實體模型設備(2、3 )的激勵器設備(20、30 )。
2.根據權利要求1所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述實體塔模型設備(2)包括被實現成模仿風力渦輪機塔(12)的彈簧特徵的彈簧元件設置(21)和被實現成激勵所述彈簧元件設置(21)的塔激勵器設備(20)。
3.根據權利要求2所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述彈簧元件設置(21)包括多個直立彈簧元件(22)。
4.根據權利要求3所述的機艙測試設備，其特徵在於，彈簧元件(22)被實現成包括沿豎直方向(V)的高剛性和沿水平方向(H)的低剛性。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的機艙測試設備，其特徵在於，彈簧元件(22)包括連接在一起的一捆直立板(220 )。
6.根據權利要求3-5中任一項所述的機艙測試設備，其特徵在於包括用於連接到所述彈簧元件設置(21)的所述直立彈簧元件(22)的至少一個水平安裝板(23、24)，並且其中所述塔激勵器設備(2 )被實現成向水平板(23、24 )施加橫向力。
7.根據前述權利要求中任一項所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述塔激勵器設備(20)被實現成以特定頻率或特定頻率範圍激勵所述實體塔模型設備(2)。
8.根據前述權利要求 中任一項所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述實體塔模型設備(2)包括被實現成用於將所述機艙(11)固定到所述實體塔模型設備(2)的偏航接口(26)。
9.根據權利要求8所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述偏航接口(26)被實現成適於多種不同的機艙設計。
10.根據前述權利要求中任一項所述的機艙測試設備，其特徵在於，所述實體轉子模型設備(3)包括被實現成用於安裝到所述機艙(11)的轂(131)的旋轉質量塊(31)以及被實現成激勵所述實體轉子模型設備(3 )的轂激勵器設備(30 )。
11.一種測試風力渦輪機機艙(11)的方法，所述方法包括: 將所述機艙(11)安裝到機艙測試設備(I)的實體塔模型設備(2)上，所述實體塔模型設備(2)被實現成建模風力渦輪機塔(12)的行為；以及/或者 將所述機艙測試設備(I)的實體轉子模型設備(3)安裝到所述機艙(11)的轂(131 )，所述實體轉子模型設備(3)被實現成建模風力渦輪機轉子(13)的行為；以及 激勵所述實體塔模型設備(2)和/或所述實體轉子模型設備(3)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，激勵所述實體塔模型設備(2)的步驟包括引起所述實體塔模型設備(2)沿特定方向(D1)的振動。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，激勵所述實體塔模型設備(2)的步驟包括改變所述實體塔模型設備(2)的振動方向。
14.根據權利要求12或權利要求13所述的方法，其特徵在於包括步驟:在使所述實體塔模型設備(2)經歷沿多個方向(Dp D2)的激勵時使所述機艙(11)偏航。
15.根據權利要求11-14中任一項所述的方法，其特徵在於包括步驟:作為所述實體塔模型設備(2)和/或所述實體轉子模型設備(3)的激勵的結果來測量被施加於所述機艙(11)內或所述機艙(11)上的部`件上的載荷。
【文檔編號】G01M7/02GK103512715SQ201310235173
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月14日 優先權日:2012年6月14日
【發明者】J.B.延森 申請人:西門子公司