CN101464213B - 风机偏航试验机构及风机整机试验台 - Google Patents
风机偏航试验机构及风机整机试验台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101464213B CN101464213B CN2008102045726A CN200810204572A CN101464213B CN 101464213 B CN101464213 B CN 101464213B CN 2008102045726 A CN2008102045726 A CN 2008102045726A CN 200810204572 A CN200810204572 A CN 200810204572A CN 101464213 B CN101464213 B CN 101464213B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- testing table
- blower fan
- fixed
- test
- blower
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 250
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 18
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 18
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 3
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 3
- 206010008190 Cerebrovascular accident Diseases 0.000 description 2
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000012353 t test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0204—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
- G01M9/062—Wind tunnel balances; Holding devices combined with measuring arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明公开一种风机偏航试验机构，包括：机舱支架，下端部固定在偏航基础上，上端部固定风机的机舱；塔筒工装，通过传动机构与塔筒工装驱动装置连接，在塔筒工装驱动装置作用下绕塔筒工装轴线旋转；上回转支承，安装在机舱的底架下部，用于实现塔筒工装相对于机舱运动；下回转支承，安装在偏航基础上，用于实现塔筒工装相对于偏航基础运动；偏航摩擦盘，夹设于上回转支承与塔筒工装上端部之间。在风机偏航试验时，塔筒工装旋转，而机舱固定不动；一方面，在风机拖动试验时可同步进行偏航试验，节省试验时间，提高试验效率，方便试验操作；另一方面，偏航试验时无需机舱偏转，可节省试验用空间，并方便安装。在此基础上，本发明还公开一种风机整机试验台。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机结构部件或设备的测试，具体来说是风机偏航试验机构及风机整机试验台。
背景技术
目前，国内对于MW级风力发电机(以下简称风机)整机试验台的设计研究及专利申请未见相关文献；而国外申请的相关专利也不是很多，主要集中在VESTAS、GAMESA、GE等风机设计制造规模较大的企业。在这些专利中，风机整机试验台(以下简称试验台)的功能较为单一，且建设成本很高。
申请号为WO2007/141003、名称为“A test bench and a method for testingwind turbine equipment”(风力涡轮设备的试验台及测试方法)的专利申请由VESTAS公司2007年7月向国际知识产权局申请。该专利申请的技术方案主要内容为：(1)设计平台，实现拖动端传动轴与地平面成一特定角度，以满足轮毂的轴心线倾角要求；(2)原动机拖动部分有消除噪音装置；(3)被测风机整机部分有模拟天气系统，温度可调范围达-10℃～90℃；(4)有径向力施加系统，模拟风轮对风机传动轴的重力作用。该试验台可同时进行多项风机试验，但仍存在较大的缺陷：一是无偏航试验机构，无法测试风机偏航性能；二是无轴向力施加系统，无法模拟风对风机整机的轴向力作用。
实际上，风机偏航性能是风机定型试验和出厂试验中的一个重要试验项目。在实际运行过程中，风机偏航表现为机舱围绕塔架旋转。在试验台设计中，要使机舱旋转的同时保持电机拖动，不仅给机械结构设计带来极大的困难，而且可预见成本很高。可行的方法是，使风机拖动试验与风机偏航试验分开，即在进行风机偏航试验时断开风机拖动端的传动链，具体而言：先停止原动机拖动，再拆下联轴器后，然后进行风机的偏航试验。
但这种实验方式存在明显的缺陷：一方面，机舱外型尺寸较大，偏转时需要占用较大的空间，不利于安装；另一方面，风机拖动试验与偏航试验不可同时进行，从而增加试验时间，降低试验效率，也使试验操作更加复杂。
此外，为提高试验结果的逼真度，需要模拟真实风对风机的作用力及力矩、叶片对风机传动轴的作用力及力矩等方面的因素，但现有试验台并不能完全满足要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种风机偏航试验机构，在风机拖动试验的同时可进行风机偏航试验，有利于提高试验效率、简化试验操作。在此基础上，本发明还提供一种风机整机试验台。
为解决以上技术问题，本发明提供的风机偏航试验机构，包括：
机舱支架，下端部固定在偏航基础上，上端部固定风机的机舱；
塔筒工装，通过传动机构与塔筒工装驱动装置连接，在所述塔筒工装驱动装置作用下绕塔筒工装轴线旋转；
上回转支承，安装在所述机舱的底架下部，用于实现所述塔筒工装相对于所述机舱运动；
下回转支承，安装在所述偏航基础上，用于实现所述塔筒工装相对于所述偏航基础运动；
偏航摩擦盘，夹设于所述上回转支承与所述塔筒工装上端部之间。
优选地，所述上回转支承内圈与所述机舱的底架下部固定，外圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承外圈与所述偏航基础固定，内圈与所述塔筒工装下端部固定。
优选地，所述上回转支承内圈与所述机舱的底架下部固定，外圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承内圈与所述偏航基础固定，外圈与所述塔筒工装下端部固定。
优选地，所述上回转支承外圈与所述机舱的底架下部固定，内圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承外圈与所述偏航基础固定，内圈与所述塔筒工装下端部固定。
优选地，所述上回转支承外圈与所述机舱的底架下部固定，内圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承内圈与所述偏航基础固定，外圈与所述塔筒工装下端部固定。
优选地，还包括液压制动器，安装在所述机舱的底部；所述液压制动器的执行机构作用于所述塔筒工装上。
优选地，还包括刹车摩擦盘，夹设于所述下回转支承与所述塔筒工装下端部之间。
优选地，还包括塔筒工装安装法兰，用于将所述下回转支承安装在所述偏航基础上
本发明提供的风机整机试验台，包括试验台机械设备和试验台控制设备；所述试验台机械设备包括风机拖动机构，用于提供风机整机的动力；所述试验台控制设备包括试验台控制器，用于控制所述试验台机械设备的动作；所述试验台机械设备还包括上述的风机偏航试验机构。
优选地，还包括塔筒工装安装法兰，用于将所述下回转支承安装在所述偏航基础上。
优选地，所述试验台机械设备还包括风机轴向力施加机构，包括轴向力执行器、执行器支撑工装、调心推力轴承、轴承支撑、轴承前挡板、轴承后挡板、叉形架、轴向施力基础，其中：
所述轴向施力基础，用于安装所述执行器工装及所述轴承支撑；
所述轴向力执行器，一端固定在所述执行器支撑工装上，另一端与所述轴承后挡板固定；
所述调心推力轴承，径向由所述轴承支撑固定；一端外圈由所述轴承后挡板固定，内圈由挡圈固定；另一端外圈由所述轴承前挡板固定，内圈由所述叉形架的轴肩固定；
所述叉形架，连接风机的轮毂，用于将所述轴向力执行器的作用力传递到风机的轮毂上。
优选地，所述试验台控制器中储存有风机动力学参数，用于对所述轴向力执行器进行载荷和频率控制。
优选地，所述轴向力执行器为油缸、气缸、千斤顶或电动推杆之一。
优选地，所述轴向力执行器为多个，均匀作用在所述轴承后挡板上。
优选地，所述试验台机械设备还包括试验用轮毂及配重桨叶机构；所述试验用轮毂连接风机主轴，用于传递风机叶片载荷；所述配重桨叶固定在所述试验用轮毂上，用于模拟风机叶片。
优选地，所述试验用轮毂为实际的风机轮毂产品；所述试验用轮毂前端加工一圈工艺孔，用于安装一轮毂前工装，该轮毂前工装用于连接所述风机拖动机构的输出端。
优选地，所述配重桨叶包括砝码安装法兰、砝码安装支架、砝码；所述砝码安装支架接在砝码安装法兰上；所述砝码一端由所述砝码安装支架的加强筋定位固定，另一端由紧固螺母固定。
优选地，所述配重桨叶上的砝码数量可以调节。
优选地，所述配重桨叶设置有屏蔽罩。
优选地，所述风机拖动机构包括原动机、第一联轴器、减速箱、第二联轴器；所述原动机通过第一联轴器与减速箱连接，经第二联轴器连接到风机的轮毂上，用以拖动风机整机旋转。
优选地，所述风机拖动机构还包括减速箱支撑工装、原动机支撑工装，分别安装在拖动端基础上，分别用于调整所述减速箱、原动机的水平高度。
优选地，所述原动机为电动机。
优选地，所述电动机采用能量回馈方式供电。
优选地，所述电动机连接变频器，用于调节所述电动机的输出转速。
优选地，在风机内部及所述机械设备的相关部安装若干传感器；所述试验台控制器接受所述各传感器的输出信号，并根据试验台工艺要求控制所述机械设备各子机构工作。
优选地，所述试验台向风机控制器提供相关传感器的输出信号，用于所述风机控制器控制风机各零部件运行在实际工况
与现有技术相比，本发明可取得以下技术效果：设置风机偏航试验机构，在风机偏航试验时，塔筒工装旋转，而机舱固定不动；一方面，在风机拖动试验时，可同步进行偏航试验，节省试验时间，提高试验效率，方便试验操作；另一方面，偏航试验时无需机舱偏转，可节省试验用空间，并方便安装。
此外，本发明试验台的多项改进技术方案也可取得进一步的技术效果，具体而言：
设置风机轴向力施加机构，使得在风机在旋转的同时受到轴向力的作用，较好地模拟了风机的实际运行状况。
设置试验用轮毂及配重桨叶机构，由于采用实际风机轮毂产品，可在试验中进一步验证轮毂的可靠性；配重桨叶节省试验用空间，避免巨大的土建施工量，使试验台在运行过程中更加安全；并且，通过调整配重桨叶上砝码重量不等，使风轮产生偏心载荷，提供系统的振动源，能更好地模拟风机实际运行状况。
改进风机拖动机构，其电气设计采用能量闭环回馈的方案，提高了设备的电能利用率，节省试验成本。
通过试验台机械设备、试验台控制设备配合，有利于模拟风机的运行工况；此外，本试验台还可以作为风机控制器、变流器、变桨系统等风机零部件研发的试验平台。
本发明的试验台是一种全功能性试验台，具有塔筒工装偏航、轴向力施加、浆叶配重、轮毂拖动等多项试验功能。该试验台基本上涵盖了风机试验标准上所规定的相关试验项目，可进行新研发机型的定型试验及风机产品的出厂检验。该试验台具有设计制造成本较低，试验、安装方便快捷等优点。
附图说明
图1是本发明风机偏航试验机构一较优实施例的轴测图；
图2是图1沿风机偏航试验机构对称面的剖视图。
图3是本发明风机整机试验台一较优实施例的结构总图；
图4是图3中风机轴向力施加机构的轴测图；
图5是图4的分解图；
图6是图5相对于风机轴向力施加机构对称中心面的剖视图；
图7是图3中试验用轮毂及配重桨叶机构的轴测图；
图8是图7在隐去配重桨叶屏避罩后的单个配重桨叶结构图；
具体实施方式
本发明的基本构思是，设置风机偏航试验机构；风机偏航试验时，塔筒工装旋转，而机舱固定不动；由此，在原动机拖动风机旋转的同时，可进行风机偏航试验。
下面结合附图对本发明的实施例进行说明。
请同时参见图1、图2，其中，图1是本发明风机偏航试验机构一较优实施例的轴测图；图2是图1沿风机偏航试验机构对称面的剖视图。该风机偏航试验机构100，包括：
机舱支架107，下端部固定在偏航基础108上，上端部固定风机200的机舱；
塔筒工装104，通过传动机构(图未示)与塔筒工装驱动装置(图未示)连接，在所述塔筒工装驱动装置作用下绕塔筒工装轴线旋转；
上回转支承105，安装在所述机舱的底架下部，用于实现所述塔筒工装104相对于所述机舱运动；
下回转支承102，安装在所述偏航基础108上，用于实现所述塔筒工装104相对于所述偏航基础108运动。
由此，塔筒工装104旋转，而机舱固定不动；根据相对运动的原理，通过塔筒工装104的偏转，可以模拟风机200的偏航运动；由此，在原动机拖动风机200旋转的同时，可进行风机偏航试验。
本发明中采用两个回转支承，因而塔筒工装104具有四种不同的方式，具体是：
其一、上回转支承105内圈与机舱的底架下部固定，外圈与塔筒工装104上端部固定；并且，下回转支承102外圈与偏航基础108固定，内圈与塔筒工装104下端部固定。
其二、上回转支承105内圈与机舱的底架下部固定，外圈与塔筒工装104上端部固定；并且，下回转支承102内圈与偏航基础108固定，外圈与塔筒工装104下端部固定。
其三、上回转支承105外圈与机舱的底架下部固定，内圈与塔筒工装104上端部固定；并且，下回转支承102内圈与偏航基础108固定，外圈与塔筒工装104下端部固定。
其四、上回转支承105外圈与机舱的底架下部固定，内圈与塔筒工装104上端部固定；并且，下回转支承102外圈与偏航基础108固定，内圈与塔筒工装104下端部固定。
上述塔筒工装104与上回转支承105、下回转支承102之间固定方式可为多种；优选地采用端面固定，通过螺钉或螺栓可方便地将塔筒工装104与上、下回转支承的外(内)圈固定。
优选地，还包括偏航摩擦盘106，夹设于所述上回转支承105与所述塔筒工装104上端部之间；偏航试验时，通过偏航摩擦盘106产生摩擦阻力矩，以便检验风机的偏航性能。
优选地，还包括液压制动器109，该液压制动器109的执行机构作用于塔筒工装104上，起动时使塔筒工装104快速制动。
优选地，还包括刹车摩擦盘103，夹设于所述下回转支承102与所述塔筒工装104下端部之间；需结束偏航试验时，通过刹车摩擦盘103产生摩擦阻力矩，该阻力矩使塔筒工装104减速。
优选地，还包括塔筒工装安装法兰101，用于将所述下回转支承102安装在所述偏航基础108上，方便下回转支承102的安装、拆卸。
以下进一步对第一种安装方式详细说明，其它三种安装方式可方便地参照实施，在此不再赘述。
如图1、图2所示，该风机偏航试验机构100中，上回转支承105、偏航摩擦盘106、液压制动器109为风机200中的保留机构，利用这些现有设备，可节省投资成。各部件之间的具体连接关系如下：
机舱支架107，下端部固定偏航基础108上，上端部固定风机200的机舱；优选地，机舱支架107为两个，通过螺纹连接固定在偏航基础108上。
上回转支承105的外圈、偏航摩擦盘106和塔筒工装104的上端部固定，具体可通过螺钉111固定。
上回转支承105的内圈与风机200的机舱固定，具体由螺钉110固定在风机200的机舱底架上。
下回转支承102外圈，通过塔筒工装安装法兰101固定偏航基础108上，其中，下回转支承102外圈可通过螺栓113与塔筒工装安装法兰101连接。
下回转支承102内圈、刹车摩擦盘103与塔筒工装104的下端部固定，具体可通过螺栓112固定。
液压制动器109，安装在机舱的底部；该液压制动器109的执行机构作用塔筒工装104上，起动时使塔筒工装104快速制动。
上述风机偏航试验机构100，可在原动机拖动风机200旋转的同时，同步进行风机偏航试验，简述如下：
在偏航试验中，风机偏航电机(或其它原动机)带动上回转支承105外圈、偏航摩擦盘106、塔筒工装104、刹车摩擦盘103、下回转支承102内圈做正(反)方向旋转；同时，风机200、上回转支承105内圈、液压制动器109、下回转支承102外圈、塔筒工装安装法兰101固定不动；由此，在原动机拖动风机200旋转的同时，也可同步进行偏航试验。
上述风机偏航试验机构100中，偏航基础108和塔筒工装104相互配合，保证风机200传动轴中心线与拖动端传动轴心线基本一致，其少量的偏差可以通过拖动端的第二联轴器纠正，从而最大程度地来保证拖动端整个传动链的效率和稳定性。
经载荷分析计算，本风机偏航试验机构100旋转时的阻力矩比风机200实际偏航时的阻力矩稍大，这是因为下回转支承102的作用结果。但是，该阻力矩偏差在允许工作范围之内，也可通过试验确定一偏差数值并予以扣除。由此，本风机偏航试验机构100，一方面很好地模拟了风机200实际偏航时的运行及受力情况，另一方面也简化了试验台的机械结构；同时，由于机舱无需偏转，可节省试验用空间，并方便安装。
本发明风机整机试验台中，特别设置风机偏航试验机构100，使得原动机拖动风机200旋转的时，可同步进行风机偏航试验，下面对本发明风机整机试验台具体说明。
请参见图3，该图是本发明风机整机试验台一较优实施例的结构总图。该风机整机试验台，包括试验台机械设备和试验台控制设备(图未示出)，其中，试验台控制设备包括试验台控制器，用于控制所述试验台机械设备动作；所述试验台机械设备包括：
风机偏航试验机构100，用于风机200拖动的同时进行风机偏航试验；
风机轴向力施加机构300，用于模拟风对风机传动轴的轴向作用力；
试验用轮毂及配重桨叶机构400，用于模拟叶片对风机轮毂及传动轴的重力载荷和倾覆力矩；
风机拖动机构500，用于提供风力发电机200(以下简称风机)整机的动力，实现风机200的空载拖动试验、噪音温升试验、疲劳试验等。
上述机构中，风机偏航试验机构100为本发明的核心所在，具体内容请参见前文，在此不再赘述。以下对试验台其它各子系统详细说明。
为了模拟风的轴向作用，本实施例设置风机轴向力施加机构300：通过轴向力执行器施加载荷，并由调心推力轴承传递到风机200上；由此，在拖动风机200转动的同时，对风机200施加轴向力。
请同时参见图4、图5、图6，其中：图4是图3中风机轴向力施加机构的轴测图；图5是图4的分解图；图6是图4相对于风机轴向力施加机构对称中心面的剖视图。所述风机轴向力施加机构300包括：轴向力执行器302、执行器支撑工装301、调心推力轴承306、轴承支撑303、轴承前挡板307、轴承后挡板304、叉形架305、轴向施力基础308，其中：
所述轴向施力基础308，固定在基础平台600上，用于安装所述执行器工装301及轴承支撑303；
所述轴向力执行器302，一端固定在执行器支撑工装301上，另一端与轴承后挡板304固定；其中，所述轴向力执行器302为多个，优选为4个，均匀作用在轴承后挡板304；优选地，轴向力执行器302可为油缸、气缸、千斤顶、电动推杆之一，可根据试验要求具体选定。
所述调心推力轴承306，径向由轴承支撑303固定，一端外圈由轴承后挡板304固定，内圈由挡圈(图未示)固定，另一端外圈由轴承前挡板307固定，内圈由叉形架305轴肩固定。
叉形架305，连接风机200的轮毂，用于将所述轴向力执行器302的作用力传递到风机200的轮毂上。
工作时，轴向力执行器302动作，其均匀作用在轴承后挡板304上；经过调心推力轴承306传递到叉形架305上；再经过轮毂前工装传递到试验用轮毂401上，完成风机200的轴向力加载。
该轴向力施加机构300，保证原动机101拖动风机200旋转的同时，对试验用轮毂401施加轴向作用力，从而更加真实地模拟风机200的运行状况。
特别地，在试验台控制器中建立风机空气动力学模型，并存储有关气动参数；由此，试验台控制器依据风机空气动力学参数对轴向力执行器302进行载荷和频率控制，以模拟可变风或者阵风对试验用轮毂401的轴向作用力。具体地，通过调整执行器302的控制量(如油缸液压油的压力、电动推杆的电信号)，可模拟各种风况下轴向作用力的大小。
风机轮毂是风机200的主要部件：实际产品中，叶片通过风机轮毂连接到风机200的主轴上，并将风轮捕捉的能量传递给风机传动系统；试验中，对风机200整机施加的轴向力和转矩，通过试验用轮毂401进行传递；因此，试验用轮毂401是试验台的关键部件，起承上启下的作用。另外，由于风机叶片实际产品体积庞大，使用实际叶片将给试验台机械结构设计和基建施工带来极大困难；为此，设置配重桨叶机构，简述如下：
请同时参见图7、图8，其中：图7是图3中试验用轮毂及配重桨叶机构的轴测图；图8是图7在隐去配重桨叶屏避罩后的单个配重桨叶结构图。所述试验用轮毂机构及配重桨叶机构400，包括试验用轮毂401、配重桨叶402、轮毂前工装403，其中：
所述试验用轮毂401，连接接风机主轴，用于传递风机叶片载荷；优选地选用实际的风机轮毂产品，以增强试验的真实度；具体是，在风机轮毂产品的前端加工一圈工艺孔，用来安装轮毂前工装403。
所述配重桨叶402，固定在试验用轮毂401上，用于模拟风机200的风机叶片；其中配重桨叶402的数量可为2片、3片等，具体视风机200的设计方案而定。其中，配重桨叶402通过螺栓固定在试验用轮毂401上，保证两者可靠固定；特别地，试验用轮毂401、配重桨叶402螺纹孔尺寸与实际的叶片安装螺纹尺寸相同，便于安装实际叶片。
所述轮毂前工装403，一端与叉形架405连接，另一端与试验用轮毂401连接，用于传递扭矩和轴向力；具体地，轮毂前工装403一端与叉形架405用螺栓连接，另一端与试验用轮毂401用螺栓连接，保证扭矩和轴向力传递可靠。
优选地，所述配重桨叶402由砝码安装法兰4021、砝码安装支架4022、砝码4023、紧固螺母以及配重桨叶屏避罩(未在图中给出)等组成；其中：砝码安装支架4022接在砝码安装法兰4021上。砝码4023一端由砝码安装支架4022的加强筋定位固定，另一端由紧固螺母固定。在进行风机变桨系统试验时，配重桨叶402围绕砝码4023的轴心线旋转；由此，可在该试验用轮毂及配重桨叶机构400上进行风机200的相关变桨试验，在此不再赘述。
通过在配重桨叶的安装支架4022上固定一定数量的砝码4023，可模拟实际叶片对试验用轮毂401及传动轴带来的重力载荷和倾覆力矩作用。具体而言，不同类型的叶片重量，可通过调整砝码4023的数量来模拟，而砝码4023的具体数量依据实际的叶片参数确定。
进一步地，改变各配重桨叶402上的砝码4023数量，使各配重桨叶402的重量不相等，以便产生偏心载荷，使得在试验用轮毂401旋转时产生风机传动轴上的振动，从而更加真实地模拟风机200的运行状况。
如图3所示，风机拖动机构包括原动机501、第一联轴器502(优选为膜片式联轴器)、减速箱503、第二联轴器504(优选为万向式联轴器)、减速箱支撑工装505、原动机支撑工装506、拖动端基础507(优选为T型槽平板基础)，其中：
原动机501通过第一联轴器502与减速箱503连接，经第二联轴器504连接到试验用轮毂401的前工装上，用以拖动风机200整机旋转；
减速箱支撑工装505、原动机支撑工装506，用以调整风机拖动机构500传动轴的水平高度，具体通过调整原动机501、减速箱503的水平高度实现，以保证传动效率与稳定性；
拖动端基础507，用于支撑风机拖动机构的主要部件；如图3所示，拖动端基础507搭建在基础平台600上(安装在地基700上)，而风机拖动机构500的主要部件安装在拖动端基础507上，保证风机拖动机构500的稳定性。
由此，原动机501输出高转速、小扭矩动力，经由风机拖动机构500的传动链(包括第一联轴器502、减速箱503、第二联轴器504)加载到试验用轮毂401上。由此，风机200被输入为低转速、大扭矩的动力，从而很好地模拟了真实风的传动作用力。
本实施例中，原动机501可为电动机、液压马达、气动马达等，原动机501作连续回转运动，拖动风机200转动。优选地，原动机501为电动机，具体选用交流异步电动机。
使用电动机时，试验台采用能量闭环回馈的方式对电动机供电。具体而言，风机200在拖动中把动能转变成电能，通过变流器回馈到电网中，再经大功率变频器给该电动机供电。
由于采用电动机，易于调整风机200转速。具体而言，电动机连接变频器，使电动机输出转速由变频器无级调节，以满足模拟不同风况下试验用轮毂401不同转速的要求，使得风机200能够按照预定要求运转。
在以上试验台机械设备的基础上，本发明试验台还设置试验台控制设备，以便对各子系统进行控制，简述如下：
除风机200内部放置的相关传感器外，试验台中的原动机501、减速箱503、风机轴向力施加机构300、风机偏航试验机构500中的相应部位均安装传感器，试验台控制器从这些传感器采集信号，并根据试验台工艺要求合理地控制各个子机构。例如，按一定的算法要求来控制原动机501的转速，以保证至风机200拖动时的动力输入与实际运行时的动力输入接近。
上述试验台控制器、及布置在试验台上的相关传感器及执行器，可构成试验台控制系统。通过该试验台控制系统可以模拟实际风况，控制施加在风机200上的旋转作用力和轴向作用力；以及，向风机控制器提供相关的传感器信号，使得风机200各零部件运行在实际的工况下。进一步地，将上述试验台控制系统和相关机械机构集成，即可构建研发调试风机控制器、变流器、变桨系统等风机零部件的平台。
需指出的是，本发明的电气控制部分均可按现有技术实施，具体内容请参照有关文献，在此不再赘述。
以上对本发明风机整机试验台进行了详尽描述，其主要优点是：
设置风机偏航试验机构100，一方面，在风机拖动试验时，可同步进行偏航试验，节省试验时间，方便试验操作；另一方面，偏航试验时无需机舱偏转，可节省试验用空间，并方便安装。
设置轴向力施加机构300，使得在风机200在旋转的同时受到轴向力的作用，较好地模拟了风机的实际运行状况。
设置试验用轮毂及配重桨叶机构400，试验用轮毂401由于采用实际风机轮毂产品，可在试验中进一步验证风机轮毂的可靠性；配重桨叶402节省试验用空间，避免巨大的土建施工量，使试验台在运行过程中更加安全；并且，通过调整配重桨叶402上砝码重量，使风轮产生偏心载荷，提供系统的振动源，能更好地模拟风机实际运行状况。
改进风机拖动机构500，其电气设计采用能量闭环回馈的方案，提高了设备的电能利用率，节省试验成本。
通过试验台机械设备、试验台控制设备配合，有利于模拟风机的运行工况；此外，本试验台还可以作为风机控制器、变流器、变桨系统等风机零部件研发的试验平台。
上述试验台是一种全功能性试验台，具有塔筒工装偏航、轴向力施加、浆叶配重、轮毂拖动等试验功能。该试验台基本上涵盖了风机试验标准上所规定的相关试验项目，可进行新研发机型的定型试验及风机产品的出厂检验。相比其他厂家的风机试验台，本试验台不仅具有功能齐全的特点，还具有设计制造成本较低，试验、安装方便快捷等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (26)
1.一种风机偏航试验机构，其特征在于，包括：
机舱支架，下端部固定在偏航基础上，上端部固定风机的机舱；
塔筒工装，通过传动机构与塔筒工装驱动装置连接，在所述塔筒工装驱动装置作用下绕塔筒工装轴线旋转；
上回转支承，安装在所述机舱的底架下部，用于实现所述塔筒工装相对于所述机舱运动；
下回转支承，安装在所述偏航基础上，用于实现所述塔筒工装相对于所述偏航基础运动；
偏航摩擦盘，夹设于所述上回转支承与所述塔筒工装上端部之间。
2.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，
所述上回转支承内圈与所述机舱的底架下部固定，外圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承外圈与所述偏航基础固定，内圈与所述塔筒工装下端部固定。
3.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，
所述上回转支承内圈与所述机舱的底架下部固定，外圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承内圈与所述偏航基础固定，外圈与所述塔筒工装下端部固定。
4.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，
所述上回转支承外圈与所述机舱的底架下部固定，内圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承外圈与所述偏航基础固定，内圈与所述塔筒工装下端部固定。
5.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，
所述上回转支承外圈与所述机舱的底架下部固定，内圈与所述塔筒工装上端部固定；
所述下回转支承内圈与所述偏航基础固定，外圈与所述塔筒工装下端部固定。
6.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，还包括液压制动器，安装在所述机舱的底部；所述液压制动器的执行机构作用于所述塔筒工装上。
7.如权利要求1所述的风机偏航试验机构，其特征在于，还包括刹车摩擦盘，夹设于所述下回转支承与所述塔筒工装下端部之间。
8.如权利要求1-7任一项所述的风机偏航试验机构，其特征在于，还包括塔筒工装安装法兰，用于将所述下回转支承安装在所述偏航基础上。
9.一种风机整机试验台，包括试验台机械设备和试验台控制设备；所述试验台机械设备包括风机拖动机构，用于提供风机整机的动力；所述试验台控制设备包括试验台控制器，用于控制所述试验台机械设备的动作，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的风机偏航试验机构。
10.如权利要求9所述的风机整机试验台，其特征在于，还包括塔筒工装安装法兰，用于将所述下回转支承安装在所述偏航基础上。
11.如权利要求9所述的风机整机试验台，其特征在于，所述试验台机械设备还包括风机轴向力施加机构，包括轴向力执行器、执行器支撑工装、调心推力轴承、轴承支撑、轴承前挡板、轴承后挡板、叉形架、轴向施力基础，其中：
所述轴向施力基础，用于安装所述执行器工装及所述轴承支撑；
所述轴向力执行器，一端固定在所述执行器支撑工装上，另一端与所述轴承后挡板固定；
所述调心推力轴承，径向由所述轴承支撑固定；一端外圈由所述轴承后挡板固定，内圈由挡圈固定；另一端外圈由所述轴承前挡板固定，内圈由所述叉形架的轴肩固定；
所述叉形架，连接风机的轮毂，用于将所述轴向力执行器的作用力传递到风机的轮毂上。
12.如权利要求11所述的风机整机试验台，其特征在于，所述试验台控制器中储存有风机动力学参数，用于对所述轴向力执行器进行载荷和频率控制。
13.如权利要求11所述的风机整机试验台，其特征在于，所述轴向力执行器为油缸、气缸、千斤顶或电动推杆之一。
14.如权利要求11所述的风机整机试验台，其特征在于，所述轴向力执行器为多个，均匀作用在所述轴承后挡板上。
15.如权利要求9所述的风机整机试验台，其特征在于，所述试验台机械设备还包括试验用轮毂及配重桨叶机构；所述试验用轮毂连接风机主轴，用于传递风机叶片载荷；所述配重桨叶固定在所述试验用轮毂上，用于模拟风机叶片。
16.如权利要求15所述的风机整机试验台，其特征在于，所述试验用轮毂为实际的风机轮毂产品；所述试验用轮毂前端加工一圈工艺孔，用于安装一轮毂前工装，该轮毂前工装用于连接所述风机拖动机构的输出端。
17.如权利要求15所述的风机整机试验台，其特征在于，所述配重桨叶包括砝码安装法兰、砝码安装支架、砝码；所述砝码安装支架接在砝码安装法兰上；所述砝码一端由所述砝码安装支架的加强筋定位固定，另一端由紧固螺母固定。
18.如权利要求17所述的风机整机试验台，其特征在于，所述配重桨叶上的砝码数量可以调节。
19.如权利要求17所述的风机整机试验台，其特征在于，所述配重桨叶设置有屏蔽罩。
20.如权利要求9所述的风机整机试验台，其特征在于，所述风机拖动机构包括原动机、第一联轴器、减速箱、第二联轴器；所述原动机通过第一联轴器与减速箱连接，经第二联轴器连接到风机的轮毂上，用以拖动风机整机旋转。
21.如权利要求20所述的风机整机试验台，其特征在于，所述风机拖动机构还包括减速箱支撑工装、原动机支撑工装，分别安装在拖动端基础上，分别用于调整所述减速箱、原动机的水平高度。
22.如权利要求20所述的风机整机试验台，其特征在于，所述原动机为电动机。
23.如权利要求22所述的风机整机试验台，其特征在于，所述电动机采用能量回馈方式供电。
24.如权利要求22所述的风机整机试验台，其特征在于，所述电动机连接变频器，用于调节所述电动机的输出转速。
25.如权利要求9所述的风机整机试验台，其特征在于，在风机内部及所述机械设备的相关部安装若干传感器；所述试验台控制器接受所述各传感器的输出信号，并根据试验台工艺要求控制所述机械设备各子机构工作。
26.如权利要求25所述的风机整机试验台，其特征在于，所述试验台向风机控制器提供相关传感器的输出信号，用于所述风机控制器控制风机各零部件运行在实际工况。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102045726A CN101464213B (zh) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
| PCT/CN2009/075147 WO2010066163A1 (zh) | 2008-12-11 | 2009-11-26 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102045726A CN101464213B (zh) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101464213A CN101464213A (zh) | 2009-06-24 |
| CN101464213B true CN101464213B (zh) | 2010-09-15 |
Family
ID=40804892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008102045726A Expired - Fee Related CN101464213B (zh) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101464213B (zh) |
| WO (1) | WO2010066163A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130333478A1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-19 | Jens Bomholt Jensen | Nacelle test apparatus |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101464213B (zh) * | 2008-12-11 | 2010-09-15 | 三一电气有限责任公司 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
| CN101871844B (zh) * | 2010-06-13 | 2011-11-30 | 清华大学 | 风力机性能分析与故障模拟实验系统 |
| CN103217279A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-07-24 | 青岛华瑞丰机械有限公司 | 一种风力发电机偏航系统试验台 |
| CN103603821B (zh) * | 2013-12-09 | 2015-10-28 | 重庆宗申通用动力机械有限公司 | 一种发动机风扇研究装置 |
| CN107327374A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-11-07 | 云南能投海装新能源设备有限公司 | 一种风力发电机组车间模拟调试平台 |
| CN107975459A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-05-01 | 内蒙古科技大学 | 风力发电机塔架与机舱的连接装置及其混凝土塔架 |
| CN107860579B (zh) * | 2017-12-13 | 2024-05-03 | 索特传动设备有限公司 | 用于回转支承的固定装置及试验设备 |
| CN109299532B (zh) * | 2018-09-17 | 2022-12-13 | 许继集团有限公司 | 一种风机主机架与后机架连接螺栓强度校核方法及系统 |
| CN110398387B (zh) * | 2019-07-11 | 2024-03-26 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台 |
| CN111207035B (zh) * | 2020-01-13 | 2021-02-05 | 山东中车风电有限公司 | 一种用于风力发电机组叶片纠偏的方法 |
| CN111504681A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-07 | 大连理工大学 | 一种偏航制动系统摩擦试验设备及偏航制动试验方法 |
| CN111677628A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-09-18 | 盘锦华晨石油装备制造有限公司 | 一种自调节转向的风力发电机 |
| CN112067301B (zh) * | 2020-09-10 | 2022-05-06 | 宁波大学科学技术学院 | 一种s型水轮机组合方式综合性能测试实验装置 |
| CN112345228B (zh) * | 2020-11-10 | 2022-11-01 | 长春理工大学 | 用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机 |
| CN112985797B (zh) * | 2021-03-23 | 2023-04-18 | 江苏省特种设备安全监督检验研究院 | 一种密闭式风电制动器模拟试验装置及试验方法 |
| CN113155461B (zh) * | 2021-06-02 | 2022-08-02 | 南京工业大学 | 一种风电主轴轴承试验台 |
| CN113627046B (zh) * | 2021-07-12 | 2023-08-08 | 许昌许继风电科技有限公司 | 一种风机偏航制动盘建模与极限强度校核方法 |
| CN113651238B (zh) * | 2021-07-15 | 2024-06-07 | 巨力索具研究院(天津)有限公司 | 海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置 |
| CN115217723A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-21 | 朱建峰 | 用于工程风力发动机装配后的测试装置 |
| CN115597820B (zh) * | 2022-12-15 | 2023-03-21 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的偏航机构 |
| CN116358867A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-06-30 | 南京工大数控科技有限公司 | 一种超大型重载轴承试验台 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002320247A1 (en) * | 2002-07-03 | 2004-01-23 | Midwest Research Institute | Resonance test system |
| ATE357594T1 (de) * | 2004-02-10 | 2007-04-15 | Gamesa Eolica S A Soc Uniperso | Prüfstand für windkraftanlagen |
| US7282807B2 (en) * | 2005-12-20 | 2007-10-16 | General Electric Company | Systems and methods for testing a wind turbine |
| CN101464213B (zh) * | 2008-12-11 | 2010-09-15 | 三一电气有限责任公司 | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 |
-
2008
- 2008-12-11 CN CN2008102045726A patent/CN101464213B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-11-26 WO PCT/CN2009/075147 patent/WO2010066163A1/zh active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130333478A1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-19 | Jens Bomholt Jensen | Nacelle test apparatus |
| US9404830B2 (en) * | 2012-06-14 | 2016-08-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Nacelle test apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101464213A (zh) | 2009-06-24 |
| WO2010066163A1 (zh) | 2010-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101464213B (zh) | 风机偏航试验机构及风机整机试验台 | |
| CN101484695B (zh) | 用于测试风轮机设备的测试台及方法 | |
| MX2008016395A (es) | Banco de pruebas que comprende medios de ajuste del angulo y metodos para probar un equipo de turbina eolica. | |
| US8584530B2 (en) | Wind turbine gearbox testing system | |
| Hau et al. | WEGA large wind turbines | |
| CN103423100B (zh) | 在生产或安装期间旋转风力涡轮机的叶片或叶片部件的方法和设备 | |
| KR20110118096A (ko) | 틸트 조정 시스템 | |
| EP3394426B1 (en) | Methods for mounting or dismounting wind turbine components of a multirotor wind turbine | |
| DK2728332T3 (en) | Testing Facility | |
| CN102251919B (zh) | 垂直轴阻力型旋转门式风力发电机 | |
| CN205785812U (zh) | 风电机组传动链轴系动态不对中振动模拟系统 | |
| CN106017920B (zh) | 一种风载发电机组传动链力学特性模拟系统及其模拟方法 | |
| CN103511183B (zh) | 一种垂直轴风力发电机 | |
| CN206889168U (zh) | 一种半直驱型风力发电机 | |
| CN202203050U (zh) | 垂直轴阻力型旋转门式风力发电机 | |
| CN105185206B (zh) | 一种风力发电机组风况载荷模拟器 | |
| CN105954029A (zh) | 风电机组传动链轴系动态不对中振动模拟系统及模拟方法 | |
| CN202362139U (zh) | 一种风力发电机组变桨轴承测试装置 | |
| CN104729851B (zh) | 一种风力机行星齿轮复杂工况的模拟及测试装置 | |
| US9766158B2 (en) | Test bench and method for testing the drive train of a wind turbine | |
| CN109578221A (zh) | 一种风力发电机组轮毂和变桨系统加载测试用的试验台 | |
| CN205691335U (zh) | 一种风载发电机组传动链力学特性模拟系统 | |
| CN202210031U (zh) | 风电机组变桨系统试验装置 | |
| CN101089387A (zh) | 大型垂直轴风力发电设备 | |
| US4565502A (en) | Counterbalance wheel for a wind machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Suote Transmission Equipment Co., Ltd. Assignor: Sanyi Electric Co., Ltd. Contract record no.: 2010990000984 Denomination of invention: Fan yawing test mechanism and fan set testing bench Granted publication date: 20100915 License type: Exclusive License Open date: 20090624 Record date: 20101216 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100915 Termination date: 20131211 |