CN104792564A - 一种应用于风电机组试验平台的加载系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种应用于风电机组试验平台的加载系统及其应用，该系统包括载荷传递装置、液压系统以及反力支架，反力支架为三面支架，液压系统与试验平台的电气控制系统连接并包括纵向油缸、轴向油缸以及横向油缸。该应用为：将扭矩传递装置和风电机组主轴连接；在电气控制系统中输入不同工况下的载荷数据；根据当前工况，电气控制系统调用对应的载荷数据，向液压系统发出指令数据，控制液压系统向油缸提供压力油液；测得各油缸与反力支架之间的压力数据并反馈到电气控制系统中，电气控制系统将压力数据与指令数据进行对比，修正指令数据直至压力数据与载荷数据一致。本发明解决了风电机组试验平台存在的多自由度加载功能不完善的问题。

Description

一种应用于风电机组试验平台的加载系统及其应用

技术领域

本发明涉及风电机组试验技术领域，特别是涉及应用于风电机组试验平台的加载系统及其应用。

背景技术

随着风电机组技术的不断发展，风电机组的研究开发方向越来越趋向于大型化，为了验证新开发的风电机组是否能承受设计载荷，发电功率是否达到设计要求，风电机组的试验平台应运而生。试验平台的作用主要包括：验证风电机组样机的机械系统，主要是传动链是否满足载荷要求以及控制系统是否达到预期性能；测试样机的发电功率是否达到设计要求及满功率发电工况下发电机的发热状况等整机运转情况；依据试验结果修正风电机组仿真模型，提升仿真计算结果的准确性，通过仿真计算降低试验成本。

目前国内主要的风电机组整机厂均有实现以上三点作用的试验平台，但是现有试验平台所能实现的载荷只有风轮对传动链的轴向扭矩，而无实际工况下传动链承受的轴向作用力、横向作用力、纵向作用力、风轮重力造成的弯矩以及偏航造成的弯矩。显然轴向扭矩的单自由度载荷只能粗略验证样机的运行能力，无法真实反映风电机组传动链与控制系统在实际工况下的工作性能，其试验数据对修正风电机组仿真模型的作用也十分有限，难以满足提升仿真计算性能的预期，此即当前风电行业领域在样机试验方面面临的现实情况。

当前风电机组试验平台的主要问题是多自由度加载功能不完善，缺少四个自由度的模拟载荷。因此，创设一种针对风电机组试验平台的多自由度加载系统，并将其应用到风电机组试验平台中，是目前提升风电机组试验可靠性，优化风电机组仿真模型的重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于风电机组试验平台的加载系统，使其为试验平台提供多自由度载荷，解决风电机组试验平台输入载荷准确性不高的问题，从而克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种应用于风电机组试验平台的加载系统包括载荷传递装置、液压系统以及反力支架，所述反力支架为至少包括底面、背面、侧面的三面支架，所述液压系统与试验平台的电气控制系统连接并包括连接载荷传递装置与支架底面的纵向油缸、连接载荷传递装置与支架背面的轴向油缸以及连接载荷传递装置与支架侧面的横向油缸。

作为本发明的一种改进，所述轴向油缸为采用三角形布局的三个油缸。

所述反力支架的背面和侧面为支架状，底面为面状。

所述各油缸与所述反力支架的连接处设置有压力传感器。

加载系统还包括扭矩传递装置，所述扭矩传递装置通过轴承与所述载荷传递装置可转动连接。

所述扭矩传递装置前端设置有法兰面。

此外，本发明还提供了一种应用所述系统修正风电机组仿真模型的方法，包括：将所述扭矩传递装置和风电机组主轴连接，扭矩传递装置将试验平台中的驱动电机提供的轴向扭矩传递到待测风电机组的主轴上；在风电机组试验平台的电气控制系统中输入风电机组在不同工况下的极限载荷数据与疲劳载荷数据；根据当前试验工况，电气控制系统调用对应的载荷数据，向液压系统发出指令数据，控制液压系统根据指令数据向所述轴向、纵向以及横向油缸提供压力油液；测得各油缸与反力支架之间的压力数据并反馈到所述电气控制系统中，电气控制系统将测得的压力数据与发出的指令数据进行对比，根据差值修正指令数据直至测得的压力数据与调用的载荷数据一致。

作为进一步改进，所述极限载荷数据与疲劳载荷数据为在风场实际测量的数据。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、使用本发明能全面仿真风电机组实际工况下的多自由度载荷；

2、使用本发明能够帮助试验平台更加准确地验证风电机组满功率发电工况下的工作性能；

3、使用本发明使风电机组试验数据更加准确可靠，提升仿真模型的可靠性。

4、本发明中的加载系统能够为风电机组试验平台的传动链模拟载荷试验、风电机组满功率性能试验、样机加速寿命试验、创新控制系统验证试验等多种试验提供多自由度模拟载荷的功能。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种应用于风电机组试验平台的加载系统的第一位置示意图。

图2是本发明一种应用于风电机组试验平台的加载系统的第二位置示意图。

图3是本发明一种应用于风电机组试验平台的加载系统应用到风电机组试验中的示意图。

具体实施方式

针对风电机组试验平台存在的多自由度加载功能不完善的问题，提出一个创新的加载系统解决方案：通过电气控制系统与液压系统为液压系统中的驱动油缸供能，液压系统为风电机组主轴提供载荷驱动力，对传动链进行多自由度的载荷施加，这样既丰富了现有试验平台对实际工况的模拟功能，更加准确地验证了风电机组满功率运行的工作性能，又使试验数据更加贴近实际，大大提升仿真模型的可靠性。

请参阅图1-2所示，一种应用于风电机组试验平台的加载系统，包括载荷传递装置8、液压系统以及反力支架1，反力支架1为至少包括底面、背面、侧面的三面支架，液压系统与试验平台的电气控制系统连接并包括连接载荷传递装置8与支架底面的纵向油缸5、连接载荷传递装置与支架背面的轴向油缸以及连接载荷传递装置与支架侧面的横向油缸6。

进一步具体来讲，轴向油缸优选采用如图所示的三角形布局，三个轴向油缸2、3、4合起来提供轴向作用力，采用三角形布局的目的是确保作用力的稳定；纵向油缸5提供纵向作用力与风轮重力造成的弯矩；横向油缸6提供横向作用力与偏航造成的弯矩。

反力支架1的背面和侧面可采用支架状，底面可采用面状，并可在各油缸与反力支架的连接处设置压力传感器。此外，本发明的加载系统还可包括一扭矩传递装置7，扭矩传递装置7通过轴承与载荷传递装置8可转动连接，并在前端设置法兰面。

请全面参阅图1-3所示，本发明的多自由度加载系统10可以通过融入到风电机组试验平台中，来实现对待测风电机组11的多自由度载荷仿真，依据不同工况的载荷数据，驱动油缸的作用力分别施加于载荷传递装置8上，同时反力支架1承受驱动油缸的反作用力。

应用上述加载系统10修正风电机组仿真模型的方法包括：首先将扭矩传递装置7的法兰面和风电机组主轴连接，扭矩传递装置7将试验平台中的驱动电机提供的轴向扭矩传递到待测风电机组的主轴上；之后在风电机组试验平台的电气控制系统中输入风电机组在不同工况下的极限载荷数据与疲劳载荷数据；再根据当前试验工况，电气控制系统调用对应的载荷数据，向液压系统发出指令数据，控制液压系统根据指令数据向轴向油缸2、3、4，纵向油缸5以及横向油缸6提供压力油液；最后通过压力传感器测得各油缸与反力支架之间的压力数据并反馈到电气控制系统中，电气控制系统将测得的压力数据与发出的指令数据进行对比，根据差值修正指令数据直至测得的压力数据与调用的载荷数据一致，达到多自由度模拟载荷施加的作用。

另外，上述极限载荷数据与疲劳载荷数据采用在风场实际测量的数据效果更佳。

本发明既实现了对风电机组试验平台加载功能不完善的有效解决，确保样机试验数据的有效性，又提升了风电机组仿真模型的精确性，突出风电机组试验平台的可靠性与经济性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于包括载荷传递装置、液压系统以及反力支架，所述反力支架为至少包括底面、背面、侧面的三面支架，所述液压系统与试验平台的电气控制系统连接并包括连接载荷传递装置与支架底面的纵向油缸、连接载荷传递装置与支架背面的轴向油缸以及连接载荷传递装置与支架侧面的横向油缸。

2.根据权利要求1所述的一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于所述轴向油缸为采用三角形布局的三个油缸。

3.根据权利要求1所述的一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于所述反力支架的背面和侧面为支架状，底面为面状。

4.根据权利要求1所述的一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于所述各油缸与所述反力支架的连接处设置有压力传感器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于还包括扭矩传递装置，所述扭矩传递装置通过轴承与所述载荷传递装置可转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种应用于风电机组试验平台的加载系统，其特征在于所述扭矩传递装置前端设置有法兰面。

7.一种应用权利要求5所述系统修正风电机组仿真模型的方法，其特征在于包括：

将所述扭矩传递装置和风电机组主轴连接，扭矩传递装置将试验平台中的驱动电机提供的轴向扭矩传递到待测风电机组的主轴上；

在风电机组试验平台的电气控制系统中输入风电机组在不同工况下的极限载荷数据与疲劳载荷数据；

根据当前试验工况，电气控制系统调用对应的载荷数据，向液压系统发出指令数据，控制液压系统根据指令数据向所述轴向、纵向以及横向油缸提供压力油液；

测得各油缸与反力支架之间的压力数据并反馈到所述电气控制系统中，电气控制系统将测得的压力数据与发出的指令数据进行对比，根据差值修正指令数据直至测得的压力数据与调用的载荷数据一致。

8.根据权利要求7所述修正风电机组仿真模型的方法，其特征在于所述极限载荷数据与疲劳载荷数据为在风场实际测量的数据。