CN103076569B - 一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台 - Google Patents

一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，其特征是设置驱动电机的输出轴与齿轮增速箱的输入轴相联接；齿轮增速箱的输出轴与扭矩传感器相联接；扭矩传感器的另一端通过联轴器与主轴相联接；风轮固定设置主轴的前端；自然风复杂工况模拟单元是由齿轮啮合传动相向直线移动的上齿条和下齿条形成差动机构，分别与上齿条和下齿条联动的是可以夹持在主轴上的瓦片状右夹套和左夹套。本发明通过设置在主轴上的自然风复杂工况模拟单元调节主轴的转速，使主轴的转速发生随机变化，用于模拟风力发电机的自然风复杂工况，实现风力发电机模拟自然风的工作状态下的各项性能测试。

Description

一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台
技术领域
本发明涉及一种模拟试验台，属于风力发电机系统测试领域。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械。风力发电机工作在自然风状态中，由于工作中的风力发电机往往因处在空旷地区风速变化较大，这使得风力机的风轮、主轴、齿轮减速箱等不仅会发生疲劳损伤，而且还会由于振动而遭受破坏。因此，对于风力发电机模拟自然风的工作状态下的性能测试成为其实际运行中可靠工作的保障。但是，现有技术中还没有基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台的公开报导。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，以实现风力发电机模拟自然风的工作状态下的各项性能测试。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台的结构特点是：
设置一驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与齿轮增速箱的输入轴相联接；所述齿轮增速箱的输出轴通过联轴器与扭矩传感器相联接；所述扭矩传感器的另一端通过联轴器与主轴相联接；风轮固定设置在所述主轴的前端；
设置自然风复杂工况模拟单元，是由齿轮啮合传动相向直线移动的上齿条和下齿条形成差动机构，分别与所述上齿条和下齿条联动的是可以夹持在所述主轴上的瓦片状右夹套和左夹套，在所述右夹套和左夹套的内侧壁上分别设置有摩擦片。
设置信号检测单元，包括位移传感器和光电传感器；以所述位移传感器检测分别检测主轴、齿轮增速箱的输入轴以及齿轮增速箱的输出轴的径向跳动，以所述光电传感器检测风轮的转速。
本发明基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台的结构特点也在于：
所述自然风复杂工况模拟单元独立设置为可以通过夹套对所述主轴提供不同夹持力的低速单元、中速单元和高速单元，所述低速单元、中速单元和高速单元交替工作。
设置驱动气缸，以所述驱动气缸的活塞杆驱动所述下齿条直线移动，并通过齿轮齿条啮合驱动所述上齿条在下齿条的相反方向上直线移动。
所述低速单元、中速单元和高速单元是分别设置为不同气缸直径的驱动气缸。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明通过设置在主轴上的自然风复杂工况模拟单元调节主轴的转速，使主轴的转速发生随机变化，用于模拟风力发电机的自然风复杂工况，实现风力发电机模拟自然风的工作状态下的各项性能测试，从而分析得出风速对于风力发电机系统的影响。
附图说明
图1为本发明的试验台整体结构示意图；
图2为本发明中自然风复杂工况模拟单元示意图；
图中标号：1机架；2风轮；3光电传感器测试架；4自然风复杂工况模拟单元；5扭矩传感器；6联轴器；7位移传感器测试架；8齿轮增速箱；9电动机；10主轴；11立板支架；12左夹套；13摩擦片；14左侧立板；15加强筋；16底板；17右侧立板；18下齿条；19齿轮；20齿轮轴支架；21导轨；22上齿条；23传动板；24驱动板；25驱动气缸；26气缸支架；A低速单元；B中速单元；C高速单元。
具体实施方式
本实施例中基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台的其结构形式是：
参见图1，在机架1上设置一驱动电机9，驱动电机9的输出轴通过联轴器6与齿轮增速箱8的输入轴相联接；齿轮增速箱8的输出轴通过联轴器与扭矩传感器5相联接；扭矩传感器5的另一端通过联轴器与主轴10相联接；风轮2固定设置在主轴10的前端。
参见图2，设置自然风复杂工况模拟单元4，是由齿轮19啮合传动相向直线移动的上齿条22和下齿条18形成差动机构，与下齿条18联动的是可以夹持在主轴10上的瓦片状左夹套12，在左夹套12中设置摩擦片13；与左夹套12共同对主轴10形成夹持的右夹套是与上齿条22联动，在右夹套的内侧壁上同样设置有摩擦片。图2中所示的齿轮由齿轮轴支架20支撑，并在齿轮轴支架20上设置导轨21，作为齿条移动导轨。
设置信号检测单元，包括设置在位移传感器测试架7上的位移传感器和设置在光电传感器测试架3上光电传感器；以位移传感器检测分别检测主轴10、齿轮增速箱8的输入轴以及齿轮增速箱8的输出轴的径向跳动，以光电传感器检测风轮的转速。
具体实施中，如图2所示，自然风复杂工况模拟单元4独立设置为可以通过对主轴10提供不同夹持力的低速单元A、中速单元B和高速单元C，低速单元A、中速单元B和高速单C交替工作。设置驱动气缸25，以驱动气缸25的活塞杆带动固联在活塞杆端的传动立板24、并带动与传动立板24固联的传动平板23，由传动平板23驱动下齿条18直线移动，图2中所示的底板16与左侧立板14由加强筋15固定联接为一立架，左夹套12固定设置在左侧立板14上；齿轮齿条间的啮合传动使上齿条22在与下齿条18的相反方向上形成直线移动，用于固定设置右夹套的右侧立板17与上齿条22联动，由此实现相应单元中左夹套和右夹套对于主轴10的夹持；为了获得不同的夹持力度，低速单元、中速单元和高速单元是分别设置为不同缸径的驱动气缸，气缸直径大，则夹持力度大，主轴转速慢；反之，气缸直径小、则夹持力度小，主轴转速高。
本发明中自然风复杂工况模拟单元的设置使主轴可以转换为三种不同的转速，以此模拟自然风复杂工况，通过对模拟自然风复杂工况下的运行参数进行测试，即可获得相关的试验参数，从而分析风力发电机系统在自然风复杂工况下的受损程度。

Claims (4)

1.一种基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，其特征是：
设置一驱动电机(9)，所述驱动电机(9)的输出轴通过联轴器与齿轮增速箱(8)的输入轴相联接；所述齿轮增速箱(8)的输出轴通过联轴器与扭矩传感器(5)相联接；所述扭矩传感器(5)的另一端通过联轴器与主轴(10)相联接；风轮(2)固定设置在所述主轴(10)的前端；
设置自然风复杂工况模拟单元(4)，是由齿轮(19)啮合传动相向直线移动的上齿条(22)和下齿条(18)形成差动机构，分别与所述上齿条(22)和下齿条(18)联动的是可以夹持在所述主轴(10)上的瓦片状右夹套和左夹套，在所述右夹套和左夹套的内侧壁上分别设置有摩擦片；
设置信号检测单元，包括位移传感器和光电传感器；以所述位移传感器分别检测主轴(10)、齿轮增速箱(8)的输入轴以及齿轮增速箱(8)的输出轴的径向跳动，以所述光电传感器检测风轮(2)的转速。
2.根据权利要求1所述的基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，其特征是：所述自然风复杂工况模拟单元(4)独立设置为可以通过夹套对所述主轴(10)提供不同夹持力的低速单元、中速单元和高速单元，所述低速单元、中速单元和高速单元交替工作。
3.根据权利要求2所述的基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，其特征是：设置驱动气缸(25)，以所述驱动气缸的活塞杆驱动所述下齿条(18)直线移动，并通过齿轮齿条啮合驱动所述上齿条(22)在下齿条(18)的相反方向上直线移动。
4.根据权利要求3所述的基于自然风复杂工况模拟装置的风力发电机试验台，其特征是：所述低速单元、中速单元和高速单元是分别设置为不同气缸直径的驱动气缸。
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