CN101484695A - 用于测试风轮机设备的测试台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试风轮机设备(22)的测试台(12)。所述测试台(12)包括：一个或多个载荷施加装置(19)，其将载荷直接地或间接地施加至所述设备(22)；所述测试台(12)的驱动装置(13)，其用于至少在部分测试期间旋转所述设备(22)的输入轴(21)；以及模拟装置，其用于建立类似于风轮机的状态或条件。本发明还涉及一种用于测试风轮机设备(22)的方法。所述方法包括以下步骤：将所述设备(22)定位在测试台(12)中、测试台(12)上、或测试台(12)处；通过所述测试台(12)的驱动装置(13)旋转所述设备(22)的输入轴(21)，以及借助于所述测试台(12)的载荷施加装置(19)将载荷直接和/或间接地施加至所述设备(22)。

Description

用于测试风轮机设备的测试台及方法

技术领域

本发明涉及一种用于测试风轮机设备的测试台以及一种用于测试风轮机设备的方法。

背景技术

现有技术中已知的风轮机包括渐缩的风轮机塔体和位于塔体顶部的风轮机机舱。带有数个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接至机舱，如图1所示，低速轴伸出机舱前部。

大型现代风轮机一直变得越来越大，并且风轮机的诸如齿轮箱、发电机、制动系统等的不同部件也变得越来越大。进一步地，技术发展使得部件以及部件之间的相互作用越来越分化和复杂。对于风轮机的效率和输出来说，这当然是有利的，但是由于这些大型的风轮机是昂贵的、且故障成本非常高，所以重要的是确保风轮机部件的寿命、耐用性、质量、功率等被良好地记录。

进行记录的一种方法是在运转的风轮机上收集信息，以及然后以这些数据的统计分析为基础执行维护程序、对部件的选择等等。但是这种方法是相当低效的，原因在于：如果数据显示预期寿命为20年的部件仅仅持续了7年的平均寿命，则在这7年中制造的类似风轮机将也包含这些有缺陷的部件；而且在大多数情况下所述数据不能揭露部件是否因为低下的质量而出现故障——如果其被错误地安装或使用或如果数个相互作用的因素导致寿命缩短。

在欧洲专利申请第EP 1 564 405 A1号中公开了解决此问题的另一方法。该申请公开了一种用于对主要是机舱的结构构件以及机舱部件执行疲劳和载荷测试的测试台。但是测试机舱结构构件的强度的主要目的在于减少材料的使用或者对这些结构构件的设计进行优化，由此降低构件的成本和重量以及确保它们能够耐受在风轮机正常工作期间作用于其上的载荷。这对于部件的选择、部件的相互作用以及可防止故障和降低部件成本的其它方面将不会提供有用的信息。

因此，本发明的目的是提供一种用于测试风轮机设备的有利和有效的技术。

特别地，本发明的目的是提供一种用于测试风轮机设备的技术，其提供更为真实的载荷类型。

发明内容

本发明提供一种用于测试风轮机设备的测试台。所述测试台包括：一个或多个载荷施加装置，其将载荷直接地或间接地施加至所述设备；所述测试台的驱动装置，其用于至少部分测试期间旋转所述设备的输入轴；以及模拟装置，其用于建立类似于风轮机的状态或条件(facility)。

通过在测试期间旋转所述设备的输入轴、并同时将载荷施加至输入轴，可以模拟在风轮机正常运行期间以及极端情况下作用在所述设备上的载荷，由此使得可以在相同正常载荷情况下对不同设备进行比较以及进行加速寿命测试。这是有利的，其原因在于，由此可以对设备进行更有效的测试，使得能够动态地调节载荷类型和大小，例如如果需要则调节为与现实基本相同，或者如果需要则施加过载。

进一步地，有利的是，所述测试台进一步包括模拟装置，用于例如通过使得风轮机部件能够在安装于其真实悬架结构中时被测试、使得所述设备能够在与其风轮机内的正常操作角相对应的角度下被测试、使得所述设备能够在温度、气压、湿度等的“仿真”环境中被测试、使得所述设备能够在受到振动时被测试来建立类似于风轮机的状态或条件，或者用于针对被测试的设备建立任何其它状态、情形或条件——所述状态、情形或条件模拟或至少在一定程度上产生类似于风轮机的状态、情形或条件，因为通过建立这些类似于风轮机的状态或条件，测试台能够进行更真实和/或有效的测试。

需要强调的是，术语“轴”应该理解为任何类型的杆、棒、管、管子、环、联结器、套管、套筒或其它能够传递旋转的装置。轴并不限于实心，而是例如也能够是形成风轮机齿轮箱的行星架或齿圈或与之附接的中空环或套管。

在本发明的一个方面，所述设备是诸如主轴承、齿轮箱和发电机的风轮机传动系部件，以及其中所述发电机连接至公共电网或公共电网模拟装置。

风轮机的传动系部件都包括旋转部分，并且它们几乎通常都设置在机舱中，使得对之进行维修和更换是非常困难的与高成本的。进一步地，不同传动系部件之间的集成、以及不同传动系部件和不同控制系统和软件之间的集成是非常复杂的，并且当然是与风轮机的有效性相关的重要问题。因此有利的是，特别是传动系部件在包括如下装置的测试台上测试：所述装置用于旋转输入轴并将载荷施加至所述部件。

在本发明的一个方面，所述公共电网或公共电网模拟装置是所述测试台的间接载荷施加装置。

通过将发电机连接至公共电网或公共电网模拟装置而将载荷间接地施加至所述设备，有可能更精确地模拟实际风轮机的载荷情形、或例如通过建立永久过载情形或变化载荷情形来执行加速寿命测试。

在本发明的一个方面，所述公共电网模拟装置包括用于动态地调节电网电压和电网频率的装置。

通过使得能够在测试期间动态地调节电网电压和电网频率，可以模拟设备的正常工作情形以及电网的极端情形或故障情形，由此利于进行更有效和/或更真实的测试。

在本发明的一个方面，所述公共电网模拟装置包括转换器。

使得所述公共电网模拟装置包括转换器是有利的，其原因在于，转换器提供用于动态地调节不同电网参数的装置，从而使得能够进行更有效的测试。

在本发明的一个方面，所述公共电网模拟装置包括用于测试所述设备是否符合各种公共电网法规的装置。

公共电网法规原则上是各种风轮机在公共电网中的各种差异——诸如电压或频率差异——下如何应对的规则。这些电网法规可能根据国家或区域而不同。因此，有利的是提供的公共电网模拟装置具有测试所述设备是否依照不同公共电网法规工作的能力，由此测试所述被测试的设备对于所述法规是否是有效的。

在本发明的一个方面，所述一个或多个载荷施加装置中的至少一个包括用于将轴向和/或径向载荷施加至所述输入轴的装置。

在实际风轮机中，在设备的正常工作期间，设备的输入轴将始终——至少在一定程度上——受到轴向和/或径向力的影响。因此有利的是在测试期间施加这些载荷以实现更有效和/或更真实的测试。

在本发明的一个方面，所述一个或多个载荷施加装置包括两个或多个用于将基本上径向的载荷施加至所述输入轴的径向载荷装置，所述两个或多个径向载荷装置轴向地隔开。

通过对被测试设备的输入轴提供两个轴向隔开的径向载荷装置，可以在被测试设备上作用更有效和/或更真实的载荷情形。例如，可以使用径向载荷装置之一来模拟转子4上的大致静态的重力，以及使用另一个来模拟由转子顶部和底部处的风载荷差所产生的扭矩，或者模拟动态地或循环地变化的载荷——诸如转子的不稳定性、甚至是源自叶片5或叶片5可能的倾角机构(pitch mechanism)的振动。两个径向载荷装置还能够作用两个不同的静载荷(例如沿不同方向上的载荷，由此在所述设备上作用扭矩)，或两个径向载荷都能够模拟不同的动态变化的载荷。这在某种形式上也可通过仅仅一个径向载荷装置而非通过使用两个径向载荷装置来实现，这更容易且更简单地模拟例如同时包括静态和动态载荷的复杂载荷和载荷状况。

在本发明的一个方面，所述设备的所述输入轴是风轮机齿轮箱的输入轴或风力发电机的输入轴。

风轮机的齿轮箱和发电机的功能对于风轮机的效率是至关重要的，并且，由于这些部件非常复杂和昂贵以及由于它们通常位于风轮机的机舱内，所以难以对它们进行维修和更换，从而，有利的是，提供的测试台能够旋转齿轮箱和/或发电机的输入轴以及同时对之施加载荷。

需要再次强调的是，术语“轴”在上下文中应该理解为能够将旋转传递至设备的任何种类的机械连接装置，诸如风轮机齿轮箱、发电机或机舱上的能够连接至旋转设备并将旋转传递至风轮机齿轮箱、发电机或机舱的任何种类的机械连接装置。

在本发明的一个方面，所述驱动装置是包括齿轮箱的电动马达。

易于非常精确地控制电动马达的旋转速度以及特别是扭矩，并且，通过对马达提供齿轮箱，可以将马达的额定旋转速度降低至适于模拟风轮机转子的旋转速度的程度。这是有利的，原因在于由此可以对风轮机设备执行更有效、更精确和/或更真实的测试。

在本发明的一个方面，所述测试台是固定的。

用于对诸如机舱的设备进行测试的风轮机测试台能够容易地重达500公吨，因此有利的是使得测试台固定。

在本发明的一个方面，所述模拟装置包括用于对所述设备的至少一部分周围的诸如温度、湿度和气压的一个或多个气候参数进行充分控制的空调装置。

气候参数对于运转风轮机而言是非常重要的应力因素，特别是非常高或非常低的温度或温度的不停变化有可能损坏风轮机设备。通过提供带有空调装置的测试台，可以充分控制一个或多个气候参数，由此使得能够对设备进行更有效和/或更真实的测试。与其它因素一起，这将使得能够实现设备的HALT(高加速寿命测试)，高加速寿命测试为一种在与设备的期望寿命相比较短的期间内测试和/或评估设备的寿命和/或载荷极限的公知高效方式。

在本发明的一个方面，所述空调装置是封闭所述设备或所述设备至少一部分的至少一个空调箱。

以空调箱基本封闭所述设备或所述设备的至少一部分，这提供了一种较简单和廉价的方式以在所述设备周围建立受控的环境。进一步地，基本封闭设备的空调箱将还有具有吸音的辅助效果，由此降低从测试台发出的噪音。

在本发明的一个方面，所述模拟装置包括用于至少在所述测试期间将所述设备相对于水平面定位在限定角度的装置，所述限定角度不同于0°。

大型现代风轮机上的转子因为各种原因而成角度地设置，使得转子面不垂直于地面。这使得大多数风轮机中的传动系与转子面垂直地定位而不平行于地面的水平面。由于传动系和传动系部件是风轮机非常重要的部件，所以有利的是在测试台上——尤其是在能够以相对于水平面不为0°的角度对设备进行测试的测试台上——对这些部件进行测试。

在本发明的一个方面，所述限定角度对应于所述设备的正常操作角，例如机舱相对于塔体的角度。

这是有利的，原因在于，由此可以提供可执行更有效和/或更真实测试的测试台。

在本发明的一个方面，所述测试台包括在所述测试期间对所述设备和/或所述测试台进行监测的监测系统。

测试所述设备是为了提取设备的重要信息，诸如设备寿命、耐用性、效率和总容量及质量。因此有利的是，提供的测试台具有监测系统，以收集这些或其它信息以用于对被测试的设备进行分析。

在本发明的一个方面，所述一个或多个载荷施加装置包括用于对所述设备的齿轮箱的一个或多个输出轴的旋转运动提供抵抗的旋转抵抗装置。

通过对测试台提供旋转抵抗装置，可以对受测齿轮箱的输出轴的旋转提供与发电机——在工作的风轮机中特定类型的齿轮箱通常连接至所述发电机——所能够作用的抵抗相比较大(或较小)的抵抗。这是有利的，其原因在于，由此可以对测试台提供如下的载荷施加装置，其能够不仅将正常工作载荷施加至被测试齿轮箱、而且能够施加普通发电机不能够产生或在产生时将被严重损坏的极端的、意外的或其它种类的载荷。

在本发明的一个方面，所述旋转抵抗装置包括所述测试台的测试台发电机。

对测试台提供用于抵抗被测试齿轮箱的至少一个输出轴的旋转的发电机是有利的，其原因在于，在过载情形下，由试图抵抗风轮机齿轮箱旋转的任何设备产生的能量将是可观的，并且大多数可能的机械系统将该能量转化成热，由此更难以使得测试有效和/或真实。通过使用发电机，可以将该能量中的大部分转化回电能，该电能能够有利地被传回公共电网。

在本发明的一个方面，所述测试台的测试台发电机连接至公共电网或公共电网模拟装置。

如果所述测试台发电机连接至公共电网，则可以模拟齿轮箱的正常工作，并且，这提供了用于移除所产生的能量的装置，并且，如果所述发电机连接至公共电网模拟装置，进一步地可以模拟公共电网的不同的、特殊的、故障的或异常的模式。这是有利的，其原因在于，可以执行更真实和/或更有效的测试。

在本发明的一个方面，所述一个或多个载荷施加装置将载荷施加至所述输入轴和/或输出轴。

包括旋转部分的风轮机在真实工作状况下基本上主要受到其输入轴或输出轴上或两个轴上的载荷的影响。因此有利的是，在测试状况下在这些轴上提供载荷以提供更真实和/或更有效的测试。

在本发明的一个方面，所述模拟装置包括用于通过其真实悬架结构安装风轮机部件的装置。

通过在风轮机部件被安装或悬置在悬架结构中(在真实风轮机结构中，风轮机部件将被安装或悬置在悬架结构中)时对其进行测试，可以执行真实得多和/或有效得多的测试，其原因在于，除了悬架结构自身能够在真实环境下被测试之外，这还使得对风轮机部件的测试能够变得更加真实，以及能够测试悬架结构和部件的设计和/或特定组合之间的相互作用。

本发明进一步提供一种用于测试风轮机设备的方法。所述方法包括以下步骤：将所述设备定位在测试台中、测试台上、或测试台处；通过所述测试台的驱动装置旋转所述设备的输入轴；以及借助于所述测试台的载荷施加装置将载荷直接地和/或间接地施加至所述设备。

通过在同一时间将载荷施加至所述设备而使所述设备产生应力的同时旋转所述设备的输入轴是有利的，其原因在于由此可以执行更有效和/或更真实的测试。

在本发明的一个方面，通过将所述设备的发电机连接至公共电网或公共电网模拟装置而将载荷施加至所述设备。

在本发明的一个方面，能够在所述测试期间动态地调节所述公共电网模拟装置的电网电压和电网频率。

在本发明的一个方面，在测试期间将轴向和/或径向载荷施加至所述设备的输入轴。

在本发明的一个方面，在测试期间对所述设备的至少一部分周围的诸如温度、湿度和气压的一个或多个气候参数进行控制。

在本发明的一个方面，至少在所述测试期间将所述设备相对于水平面定位在限定角度，所述限定角度不同于0°。

在本发明的一个方面，在所述测试期间所述角度是固定的或动态可调的。

在本发明的一个方面，所述角度设置为基本上对应于所述设备的正常操作角，例如机舱中传动系相对于塔体的角度。

在本发明的一个方面，在测试期间所述设备和/或所述测试台由监测系统监测。

在本发明的一个方面，所述方法进一步包括下述步骤：抵抗所述设备的齿轮箱的一个或多个输出轴的旋转运动。

在本发明的一个方面，所述测试还对所述设备的悬架结构和/或一个或多个风轮机部件与所述悬架结构之间的相互作用进行测试。

在本发明的一个方面，所述方法进一步包括下述步骤：借助于模拟装置建立类似于风轮机的状态或条件。

附图说明

下面将结合附图描述本发明，在所述附图中：

图1示出从正面观察的、现有技术中已知的大型现代风轮机；

图2示出从侧面观察的、现有技术中已知的简化机舱的实施方式的截面图；

图3示出从侧面观察的、对风轮机机舱进行测试的测试台的局部剖视图；

图4示出载荷施加装置的实施方式的立体图；

图5示出对机舱进行测试的测试台的实施方式的立体图；

图6示出进行齿轮箱测试的测试台的立体图；

图7示出对风轮机齿轮箱的另一实施方式进行齿轮箱测试的测试台的立体图；以及

图8示出从侧面观察的、对风力发电机进行测试的测试台的另一实施方式。

具体实施方式

图1示出现代风轮机1，其包括设置在基础上的塔体2和位于塔体2顶部的风轮机机舱3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4通过伸出机舱3前部的低速轴连接到机舱3。

机舱3具有多种变型和构造，但在大多数情况下机舱3中的传动系14几乎总是包括如下部件中的一个或多个：齿轮6、联结器(未图示)、某种类型的制动系统7及发电机8。现代风轮机1的机舱3还可以包括转换器9(也称为逆变器)及另外的外围设备——例如另外的动力操纵设备、控制柜、液压系统、冷却系统等。

包括机舱部件6、7、8、9的整个机舱3的重量由承载结构10承载。部件6、7、8、9通常设置在此共用承载结构10上和/或连接到此共用承载结构10。在此简化实施方式中，承载结构10仅沿机舱3的底部延伸——例如呈连接有一些或所有部件6、7、8、9的基架的形式。在另一实施方式中，承载结构10可以包括将转子4的载荷传递到塔体2的钟形齿轮(gearbell)，或者，承载结构10可以包括数个互相连接的部件，例如桁架13。

在本发明的此实施方式中，传动系14形成为相对于与塔体2垂直的平面、穿过塔体2的中心轴线及水平面呈8°的正常操作角NA。传动系14倾斜的原因是使得转子4能够相应地倾斜以例如确保叶片5不会碰到塔体2，平衡转子4顶部和底部处的风速差，等等。

图3示出从侧面观察的、对风轮机机舱3进行测试的测试台12的局部剖视图。

在本发明的此实施方式中，测试台12包括驱动装置12，驱动装置12的形式为在其间设置有制动系统17的电动马达15和齿轮箱16。

测试台齿轮箱16的输出轴连接至测试台的柔性联结器18，该柔性联结器连接至测试台12的呈径向载荷装置20形式的载荷施加装置，这将在下文对图4的说明中更详细地描述。

包括轴适配器24的径向载荷装置20连接至机舱3的输入轴21，其在此例子中是风轮机齿轮箱6的输入轴21，该输入轴21通过制动系统7和联结器(未式出)连接至机舱3内的发电机8。在此实施方式中，机舱3进一步包括转换器9。

在此实施方式中，风轮机设备22(其形式为机舱3中的传动系部件6、7、8)处在相对于水平面成6°的角度A的位置，其中机舱3的塔体连接凸缘23刚性地连接至测试台12的基本水平的连接凸缘。由于机舱3在现实中将连接至位于风轮机塔体2顶部处的基本水平的连接凸缘，所以该角度A对应于这些特定传动系部件6、7、8、9在位于正常操作的风轮机1中时的角度NA。

在本发明的另一实施方式中，测试台12的连接凸缘能够相对于水平面成一角度、或者整个测试台12能够成一角度或包括用于控制测试台12和/或设备22的角度的装置。

在本发明的另一实施方式中，测试台12的连接凸缘还能够包括用于将载荷提供至所述设备的装置——例如某种将载荷施加至风轮机1的偏转机构(未示出)、机舱3的承载结构10或被测试设备22的输入轴21的载荷施加装置19，或者以任何其它方式将载荷施加至被测试设备22以例如增加测试的有效性和/或真实性。

在本发明的此实施方式中，径向载荷装置20至少在原理上是测试台12的将直接载荷施加至设备22输入轴21的唯一载荷施加装置19，但是在测试台12的另一实施方式中，其能够包括另外的载荷施加装置19，以用于沿诸如轴向、对角线方向的任何其它可行方向或从不同的方向将载荷施加至设备22的输入轴21或者设备22的任何其它部分。特别地，轴向载荷可以是令人感兴趣的，其原因在于所有的工作风轮机1必须能够应付来自作用于转子4上的风载荷的可观轴向载荷。

在本发明的此实施方式中，机舱3内的发电机8连接至电网模拟装置，使得在测试期间发电机8间接地能够用作测试台12的载荷施加装置，原因在于可以独立地或协同地模拟诸如极端过载情况、故障情况短路、不对称的相位幅值和角度或其它的各种电网情况，等等。电网的不同情况将由此通过发电机8间接地将不同的载荷情况施加在被测试的设备22上。

在另一实施方式中，发电机8能够简单地以与在工作风轮机1中相同的方式连接至公共电网。

在本发明的此实施方式中，测试台12包括降噪装置28，降噪装置28的形式为基本上封闭测试台12的驱动装置13的吸音箱28，从而使得特别是由驱动装置13产生的噪音能够被箱28吸收，由此降低测试台12发出的噪音。

在另一实施方式中，整个测试台12能够由吸音箱28封闭，或者测试台12的各个产生噪音的部分能够各自装备有降噪装置28。在此实施方式中，降噪装置28是被动式的，但是在另一实施方式中，装置28能够是主动式的，例如提供反相的噪音等。

在本发明的此实施方式中，测试台12进一步包括呈空调装置29形式的模拟装置。空调装置29借助于基本封闭在测试台12上进行测试的风轮机设备22或设备22的至少一部分的空调箱29提供。

在此实施方式中，空调箱29使得箱29内的温度在设备22不工作以及不运行时能够在-45℃和55℃之间被自由地调节和控制，以及使得箱29内的温度在设备22运行期间能够在-40℃和90℃之间被自由地调节和控制。在本发明的该实施方式中，这些温度范围足以对被测试设备22提供有效的和/或真实的环境，但是在另一实施方式中，测试台12能够包括用于将设备22的环境温度控制在不同范围内的装置，并且空调装置29能够进一步包括用于控制诸如湿度和/或气压的其它气候参数的装置。

图4示出载荷施加装置19的一实施方式的立体图。

在本发明的此实施方式中，载荷施加装置19形成为两个在轴适配器上轴向隔开地设置的径向载荷装置20，其中所述适配器制造为匹配例如机舱齿轮箱6的输入轴21或其它风轮机设备22的输入轴。

每个径向载荷装置20包括有大的径向载荷轴承25，径向载荷轴承25包括连接至轴适配器24的内环或直接在轴适配器24的外表面上滚动的球或辊子，以及其上附连有四个均匀间隔开的线性致动器26的外环。

在此实施方式中，线性致动器26是四个液压缸26，液压缸的内缸直径为350毫米，活塞杆的外直径为120毫米，在175巴的油压下工作；但是在其它实施方式中，所述缸当然能够设计成不同的尺寸。在其它实施方式中，线性致动器26还能够是马达驱动轴、气压缸等。

在另一实施方式中，径向载荷装置20能够包括其它数量的线性致动器26，诸如一个、两个、三个或更多的线性致动器，所述线性致动器26能够不同地设置和隔开。

线性致动器26在另一端刚性地连接至测试台12的基本为刚性的结构，使得在线性致动器26伸出或缩进时，载荷能够基本上全部传递至轴适配器24所安装或连接的输入轴21。

液压缸26能够各自连接至例如比例阀或伺服控制阀，使得可以控制由各缸26各自作用的载荷。

在本发明的另一实施方式中，轴适配器24可包括仅仅一个径向载荷装置20或两个以上的径向载荷装置20，且所述径向载荷装置能够直接作用在机舱3的输入轴21上、直接作用在主轴、低速轴和/或高速轴上，或作用在诸如发电机、齿轮箱、制动系统联结器等的其它风轮机设备的输入和/或输出轴21、27上。

图5示出对机舱3进行测试的测试台12的实施方式的立体图。

在本发明的此实施方式中，测试台12的承载结构由通常焊接的金属管或梁的桁架制成，其间焊接有呈四边形型材板形式的多个加强构件。四边形型材板是如此形成的板：一直的部分，随后是两个例如沿相反方向的45°弯曲，然后是与第一直部分隔开的另一直部分，然后再两个45°，等等。通过对桁架的开口区域提供这些型材板，测试台12的承载结构变得非常坚固和刚性。

在本发明的另一实施方式中，测试台12的承载结构能够以多种不同的方式制造，诸如主要由螺栓、螺钉或铆钉的紧固装置连接的结构，其能够部分地或完全地以铸铁或混凝土模制，其能够是上述技术或任何其它能够确保测试台12足够刚性以令人满意地在所需位置处传递所需量的所需载荷、从而确保测试结果尽可能可靠的技术的任何组合。

在本发明的此实施方式中，测试台12的承载结构包括一结构，该结构基本上包围风轮机设备和测试台测试设备(特别是径向载荷装置20)之间的联接装置。这是为了提供一坚固并刚性的结构，以用于将径向载荷装置20悬置在其内。在另一实施方式中，径向载荷装置20的悬置当然能够以多种不同的方式实现，诸如刚性地连接至测试台12其余部分的独立悬架等。

在本发明的此实施方式中，测试台12的承载结构进一步包括数个振动缓冲装置，形式为策略性地设置在测试台12承载结构的钢管之间的橡胶板，并且，通过对地面连接点或支撑点提供振动缓冲装置，基本上防止测试台12的任何振动被传递至地面。

在本发明的另一实施方式中，通过给测试台12提供振动缓冲贮液器，通过给测试台12提供策略地设置的振动吸收器等，测试台12能够包括诸如主动缓冲装置的其它种类的振动缓冲装置。

图6示出进行齿轮箱测试的测试台12的立体图。

在本发明的此实施方式中，如此地建立类似于风轮机的环境：此实施方式的风轮机齿轮箱6通过其原有的悬架结构31刚性地连接至测试台12的连接凸缘。通过测试悬置在其原有和真实悬架结构31中的齿轮箱6(以及就此而言的所有其它风轮机设备22)，在所述测试期间还可以测试设备31的悬架结构31。进一步地，通过建立这些类似于风轮机的环境，能够测试特定风轮机部件(6、7、8、9)及其真实悬架结构31之间的相互作用，由此能够在非常真实的条件下测试所示的齿轮6。

在另一实施方式中，模拟装置能够包括用于提供附加刚度的振动缓冲悬架或安装设备、外部结构或框架，或者包括风轮机部件6、7、8、9在真实风轮机中将安装在其内或通过其安装的任何其它形式的结构或设备，由此使得能够以更有效和/或真实的方式测试风轮机设备22。

在此实施方式中，悬架结构31进一步包括机舱3的主轴承，使得能够以有效和/或真实的方式测试此或此等轴承。

齿轮箱6的输入轴21连接至驱动装置13、以及直接或间接地连接至径向载荷装置20，且齿轮箱的输出轴27连接至测试台12的发电机30。

通过控制发电机30，可以将载荷施加至输出轴27，这将试图抵抗轴27的旋转，由此使得可以例如在齿轮箱上作用极端过载、故障状况或其它否则不易模拟的状况。

图7示出对风轮机齿轮箱6的另一实施方式进行齿轮箱测试的测试台12的立体图。

在本发明的此实施方式中，风轮机齿轮箱6的另一实施方式通过其原有悬架结构31刚性地连接至测试台12的连接凸缘，在该实施方式中结构31包括钟形齿轮。齿轮箱6在此实施方式中是行星齿轮箱，其中输入轴21原则上由齿轮箱的行星架组成。在此实施方式中，机舱3的主轴承结合在齿轮箱6中，由此在齿轮箱6测试中也得以测试。

在此实施方式中，连接齿轮箱6的输出轴27和测试台发电机30的输入轴的联结装置被移除，由此露出齿轮箱6的输出轴27，并且在此实施方式中，齿轮箱6仅仅包括一根输出轴27，但是在另一实施方式中，齿轮箱6能够包括两根输出轴27或甚至更多，例如用于连接至风轮机机舱3中的两个或多个独立的发电机8。

图8示出侧视的、对风力发电机8进行测试的测试台12的另一实施方式。

测试台12构造成测试风力发电机8。由于发电机6制造成在与大多数电动马达15的额定转速大致相同的转速下最优地产生电力，所以该测试台12的驱动装置13不包括齿轮箱16，使得测试台马达15的输出轴通过测试台12的联结器18和制动系统17而大致直接地耦联至发电机8的输入轴21。

由于在没有承载结构10——其能够限定发电机在机舱内的朝向——的情况下对发电机8进行测试，从而测试台12在此实施方式中设置有呈倾斜装置32形式的模拟装置，从而能够实现类似于风轮机的情形，其中发电机能够在角度A下测试——角度A对应于当发电机安装在工作的风轮机1中时相对于水平面的角度NA。

在此实施方式中，发电机8连接至将间接载荷施加至发电机8输入轴21的电网模拟装置，其中，当连接至这些电网模拟装置时，可以模拟发电机产生电力、使得发电机8的转子抵抗旋转从而将载荷施加至输入轴21的不同情况。

在另一实施方式中，测试台12还能够设置有其它的载荷施加装置19——诸如将基本上轴向的载荷施加至发电机8的输入轴21的装置。

上文结合测试台12、风轮机设备22、载荷施加装置19等的特定例子对本发明进行了说明。但是，应该理解的是，本发明不限于上述的具体例子，而是可以在权利要求书中所指定的发明范围内以多种不同的方式设计和变化。

列表

1      风轮机

2      塔体

3      机舱

4      转子

5      叶片

6      齿轮箱

7      制动系统

8      发电机

9      逆变器

10     承载结构

11     钟形齿轮

12     测试台

13     驱动装置

14     传动系

15     电动马达

16     测试台齿轮箱

17     测试台制动系统

18     测试台联结器

19     载荷施加装置

20     径向载荷装置

21     输入轴

22     风轮机设备

23     塔体连接凸缘

24     轴适配器

25     径向载荷轴承

26     径向载荷线性致动器

27     输出轴

28     降噪装置

29     空调装置

30     测试台发电机

31     悬架结构

32     倾斜装置

A      设备的角度

NA     正常操作角

Claims (33)

1.一种用于测试风轮机设备(22)的测试台(12)，所述测试台(12)包括：

一个或多个载荷施加装置(19)，其将载荷直接和/或间接地施加至所述设备(22)，

所述测试台(12)的驱动装置(13)，其用于至少在部分测试期间旋转所述设备(22)的输入轴(21)，以及

模拟装置，其用于建立类似于风轮机的状态或条件。

2.如权利要求1所述的测试台(12)，其中所述设备(22)是诸如主轴承、齿轮箱(6)和发电机(8)的风轮机传动系(14)部件，以及其中所述发电机(8)连接至公共电网或公共电网模拟装置。

3.如权利要求2所述的测试台(12)，其中所述公共电网或公共电网模拟装置是所述测试台(12)的间接载荷施加装置。

4.如权利要求2或3所述的测试台(12)，其中所述公共电网模拟装置包括用于动态地调节电网电压和电网频率的装置。

5.如权利要求2至4中任一项所述的测试台(12)，其中所述公共电网模拟装置包括转换器。

6.如权利要求2至5中任一项所述的测试台(12)，其中所述公共电网模拟装置包括用于测试所述设备(22)是否符合各种公共电网法规的装置。

7.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述一个或多个载荷施加装置(19)中的至少一个包括用于将轴向和/或径向载荷施加至所述输入轴(21)的装置。

8.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述一个或多个载荷施加装置(19)包括两个或多个用于将基本上径向的载荷施加至所述输入轴(21)的径向载荷装置(20)，所述两个或多个径向载荷装置(20)轴向地隔开。

9.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述设备(22)的输入轴(21)是风轮机齿轮箱(6)的输入轴(21)和/或风力发电机(8)的输入轴(21)。

10.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述驱动装置(13)是包括齿轮箱(16)的电动马达(15)。

11.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述测试台(12)是固定的。

12.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述模拟装置包括用于对所述设备(22)的至少一部分周围的诸如温度、湿度和气压的一个或多个气候参数进行充分控制的空调装置(29)。

13.如权利要求12所述的测试台(12)，其中所述空调装置(29)是至少一个封闭所述设备(22)或封闭所述设备(22)至少一部分的空调箱。

14.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述模拟装置包括用于至少在所述测试期间将所述设备(22)相对于水平面定位在限定角度(A)的装置，所述限定角度(A)不同于0°。

15.如权利要求14所述的测试台(12)，其中所述限定角度(A)对应于所述设备(22)的正常操作角(NA)，例如机舱(3)中传动系(14)相对于塔体(2)的角度。

16.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述测试台(12)包括在所述测试期间对所述设备(22)和/或所述测试台(12)进行监测的监测系统。

17.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述一个或多个载荷施加装置(19)包括用于对所述设备(22)齿轮箱(6)的一个或多个输出轴(27)的旋转运动提供抵抗的旋转抵抗装置。

18.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述旋转抵抗装置包括所述测试台(12)的测试台发电机(8)。

19.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述测试台(12)的测试台发电机(8)连接至公共电网或公共电网模拟装置。

20.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述一个或多个载荷施加装置(19)将载荷施加至所述设备的输入轴(21)和/或输出轴(27)。

21.如前述权利要求中任一项所述的测试台(12)，其中所述模拟装置包括用于通过其真实悬架结构(31)安装风轮机部件(6、7、8、9)的装置。

22.一种用于测试风轮机设备(22)的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述设备(22)定位在测试台(12)中、测试台(12)上、或测试台(12)处，

通过所述测试台(12)的驱动装置(13)旋转所述设备(22)的输入轴(21)，以及

借助于所述测试台(12)的载荷施加装置(19)将载荷直接和/或间接地施加至所述设备(22)。

23.如权利要求22所述的方法，其中通过将所述设备(22)的发电机(8)连接至公共电网或公共电网模拟装置而将载荷施加至所述设备(22)。

24.如权利要求23所述的方法，其中能够在所述测试期间动态地调节所述公共电网模拟装置的电网电压和电网频率。

25.如权利要求22至24中任一项所述的方法，其中在测试期间将轴向和/或径向载荷(26)施加至所述设备(22)的输入轴(21)。

26.如权利要求22至25中任一项所述的方法，其中在测试期间对所述设备(22)的至少一部分周围的诸如温度、湿度和气压的一个或多个气候参数进行控制。

27.如权利要求22至26中任一项所述的方法，其中至少在所述测试期间将所述设备(22)相对于水平面定位在限定角度(A)，所述限定角度(A)不同于0°。

28.如权利要求27所述的方法，其中在所述测试期间所述角度(A)是固定的或动态可调的。

29.如权利要求27或28所述的方法，其中所述角度(A)设置为基本上对应于所述设备(22)的正常操作角(NA)，例如机舱(3)中传动系(14)相对于塔体(2)的角度。

30.如权利要求22至29中任一项所述的方法，其中在测试期间所述设备(22)和/或所述测试台(12)由监测系统监测。

31.如权利要求22至30中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括下述步骤：

抵抗所述设备(22)的齿轮箱(6)的一个或多个输出轴(27)的旋转运动。

32.如权利要求22至31中任一项所述的方法，其中所述测试还对所述设备(22)的悬架结构(31)和/或一个或多个风轮机部件(6、7、8、9)与所述悬架结构(31)之间的相互作用进行测试。

33.如权利要求22至32中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括下述步骤：

借助于模拟装置建立类似于风轮机的状态或条件。

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