CN106468245A - 风力发电机导流罩支撑架试验装置 - Google Patents

风力发电机导流罩支撑架试验装置 Download PDF

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Abstract

一种风力发电机导流罩支撑架试验装置，所述试验装置包括用于模拟导流罩组件旋转的动力系统、模拟风载荷加载系统和应力应变测量系统，模拟风载荷加载系统包括轴向加载系统和径向加载系统，所述动力系统的输出轴与所述导流罩组件连接，所述轴向加载系统的动作端沿着轴向方向与所述导流罩接触，所述径向加载系统的动作端沿着径向方向与所述导流罩接触，所述应力应变测量系统的应变片位于所述导流罩支架的设定位置，所述应力应变测量系统还包括用于将测量信号无线传输的无线传输模块。本发明提供一种有效验证ANSYS软件的有限元分析的准确性、实现导流罩支撑架疲劳性试验的试验装置。

Description

风力发电机导流罩支撑架试验装置
技术领域
本发明涉及风力发电机组试验领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组导流罩支撑架试验装置。
背景技术
风轮导流罩是轮毂及相关零部件不受外界损坏的保护罩，它对风电机组运行稳定性及风能利用率有着重要的作用。导流罩支撑架作为导流罩与风电机组的连接部件，承受着导流罩外部的风载、冰载、雪载和导流罩自身重量的组合载荷。目前，该部件设计多采用焊接结构形式，在焊接和机加工过程中存在着不确定残余内应力，而设计该部件时的强度计算仅基于ANSYS软件的有限元分析，无法保证有限元分析结果的准确性，从而导致支撑架在使用过程中结构变形，甚至断裂现象，严重影响风电机组正常使用，增加风电机组维修成本。
发明内容
为了克服已有风力发电机组试验技术中无法验证ANSYS软件的有限元分析的准确性、无法对导流罩支撑架实现疲劳性试验的不足，本发明提供一种有效验证ANSYS软件的有限元分析的准确性、实现导流罩支撑架疲劳性试验的试验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种风力发电机导流罩支撑架试验装置，所述试验装置包括用于模拟导流罩组件旋转的动力系统、模拟风载荷加载系统和应力应变测量系统，模拟风载荷加载系统包括轴向加载系统和径向加载系统，所述动力系统的输出轴与所述导流罩组件连接，所述轴向加载系统的动作端沿着轴向方向与所述导流罩接触，所述径向加载系统的动作端沿着径向方向与所述导流罩接触，所述应力应变测量系统的应变片位于所述导流罩支架的设定位置，所述应力应变测量系统还包括用于将测量信号无线传输的无线传输模块。
进一步，所述轴向加载系统包括轴向力加载器、轴向力传感器、轴向柔性连接装置、旋转轴装置、联轴器、随形加载压头和轴向加载装置安装支架，所述随形加载压头随导流罩组件旋转，所述随形加载压头的中心轴通过联轴器与所述旋转轴装置连接，所述旋转轴装置与所述轴向柔性连接装置连接，所述轴向柔性连接装置与轴向力传感器连接，所述轴向力传感器与轴向力加载器的动作端连接，所述轴向力加载器、旋转轴装置、轴向柔性连接装置均安装在所述轴向加载装置安装支架上。
再进一步，所述径向加载系统包括径向力加载器、径向力传感器、径向柔性连接装置、滚轮压头和径向加载装置安装支架，所述滚压压头可随导流罩自旋转，所述滚压压头的基座与所述径向力传感器连接，所述径向力传感器与所述径向力加载器的动作端连接，所述径向力加载器的另一端与所述径向柔性连接装置连接，所述径向柔性连接装置、径向力传感器均安装在径向加载装置安装支架上。
更进一步，所述径向力加载器和轴向力加载器均采用电动推杆、电动气缸或液压缸。当然也可以是其他加载方式，力加载器与力传感器组成反馈回路，精确控制加载力。
所述径向柔性连接装置和轴向柔性连接装置均采用弹性装置。例如弹簧或其他弹性材料。
所述应力应变测量系统包括应力应变测试仪和应变片，所述应力应变测试仪与所述应变片连接，所述应力应变测试仪包括无线传输模块。系统数据采用无线信号传输，可实时获取导流罩支架的应力应变数据。
所述动力系统包括电动机与变速机构。所述电动机为变频电机或直流电机，所组成的动力系统可以无级变速。
或者是，所述动力系统包括风电机组的发电机(改接为电动机)及传动链系统。
优选的，所述联轴器为十字滑块式联轴器。
本发明的有益效果主要表现在：用于验证基于ANSYS软件有限元分析计算结果的准确性，并采集到一定数据后可对软件分析结果进行修正。该试验装置也可对导流罩支撑架进行疲劳性试验，确保设计的导流罩支撑架使用安全。
附图说明
图1为本发明所提供的风力发电机导流罩支撑架试验装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的风力发电机导流罩支撑架试验装置的工作状态示意图；
图3为本发明所提供的风载荷轴向加载系统结构示意图；
图4为本发明所提供的风载荷径向加载系统结构示意图；
上图中：1为动力系统、2为模拟风载荷径向加载系统、21为滚轮压头、22为径向力传感器、23为径向力加载器、24为径向加载装置安装支架、25为径向柔性连接装置、3为模拟风载荷轴向加载系统、31为随形加载压头、32为联轴器、33为旋转轴装置、34为轴向柔性连接装置、35为轴向力传感器、36为轴向力加载器、37为轴向加载装置安装支架、4为应力应变测量系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1～图4，一种风力发电机导流罩支撑架试验装置，包括模拟导流罩组件旋转的动力系统1、模拟风载荷加载系统和应力应变测量系统4，模拟风载荷加载系统包括轴向加载系统3和径向加载系统2，所述动力系统1的输出轴与所述导流罩组件连接，所述轴向加载系统3的动作端沿着轴向方向与所述导流罩接触，所述径向加载系统2的动作端沿着径向方向与所述导流罩接触，所述应力应变测量系统4的应变片位于所述导流罩支架的设定位置，所述应力应变测量系统4还包括用于将测量信号无线传输的无线传输模块。
模拟导流罩旋转的动力系统1为电动机与变速机构，或由风电机组的发电机(改接为电动机)及传动链系统提供。模拟风载荷径向加载系统由径向力加载器23、径向力传感器22、径向柔性连接装置25、滚轮压头21、径向加载装置安装支架24等组成，滚轮压头可随导流罩自旋转。模拟风载荷轴向加载系统由轴向力加载器36、轴向力传感器35、轴向柔性连接装置34、旋转轴装置33、联轴器32、随形加载压头31、轴向加载装置安装支架37等组成，随形加载压头随导流罩旋转，模拟风载荷加载系统联轴器32为十字滑块式联轴器。加载系统的轴向力加载器36、径向力加载器23为电动推杆或气缸、液压缸，力加载器与力传感器组成反馈回路，精确控制加载力。径向柔性连接装置25、轴向柔性连接装置34为弹簧或其他弹性材料或其他弹性装置。导流罩支撑架应力应变测量系统4由应力应变测试仪、应变片、计算机组成，系统数据采用无线信号传输。
在本发明一具体实施例中，模拟导流罩旋转的动力系统1为电动机与变速机构，或由风电机组的发电机(改接为电动机)及传动链系统为动力，电机采用变频技术可无级调速，模拟各风况下导流罩旋转转速。
在本发明一具体实施例中，模拟风载荷加载系统由径向加载系统2与轴向加载系统3组合而成，根据实际的风载荷与导流罩支撑架结构，在径向加载系统2与轴向加载系统3上输入各自加载力。
在本发明一具体实施例中，模拟风载荷加载系统的径向力加载器23、轴向力加载器36与径向力传感器22、轴向力传感器35组成控制反馈回路，当导流罩外形不规则时，力加载器能自动调节加载力，达到精确加载。
在本发明一具体实施例中，应力应变测量系统4的系统数据采用无线信号传输，可实时获取导流罩支架应力应变数据。
本发明所提供的风力发电机组导流罩支撑架试验装置具有如下优点：
1、本发明的试验装置可无级模拟各风况下导流罩旋转转速。
2、本发明的试验装置载荷加载系统的径向力加载器23、轴向力加载器36与径向力传感器22、轴向力传感器35组成控制反馈回路，当导流罩外形不规则时，力加载器能自动调节加载力，达到精确加载。
3、本发明的试验装置应力应变测量系统4采用无线信号传输，可实时获取导流罩支架应力应变数据。
4、本发明的试验装置可模拟导流罩工作工况、极限工况下支撑架受力状况及疲劳试验。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述试验装置包括用于模拟导流罩组件旋转的动力系统、模拟风载荷加载系统和应力应变测量系统，模拟风载荷加载系统包括轴向加载系统和径向加载系统，所述动力系统的输出轴与所述导流罩组件连接，所述轴向加载系统的动作端沿着轴向方向与所述导流罩接触，所述径向加载系统的动作端沿着径向方向与所述导流罩接触，所述应力应变测量系统的应变片位于所述导流罩支架的设定位置，所述应力应变测量系统还包括用于将测量信号无线传输的无线传输模块。
2.如权利要求1所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述轴向加载系统包括轴向力加载器、轴向力传感器、轴向柔性连接装置、旋转轴装置、联轴器、随形加载压头和轴向加载装置安装支架，所述随形加载压头随导流罩组件旋转，所述随形加载压头的中心轴通过联轴器与所述旋转轴装置连接，所述旋转轴装置与所述轴向柔性连接装置连接，所述轴向柔性连接装置与轴向力传感器连接，所述轴向力传感器与轴向力加载器的动作端连接，所述轴向力加载器、旋转轴装置、轴向柔性连接装置均安装在所述轴向加载装置安装支架上。
3.如权利要求1所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述径向加载系统包括径向力加载器、径向力传感器、径向柔性连接装置、滚轮压头和径向加载装置安装支架，所述滚压压头可自旋转，所述滚压压头的基座与所述径向力传感器连接，所述径向力传感器与所述径向力加载器的动作端连接，所述径向力加载器的另一端与所述径向柔性连接装置连接，所述径向柔性连接装置、径向力传感器均安装在径向加载装置安装支架上。
4.如权利要求2所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述径向加载系统包括径向力加载器、径向力传感器、径向柔性连接装置、滚轮压头和径向加载装置安装支架，所述滚压压头可自旋转，所述滚压压头的基座与所述径向力传感器连接，所述径向力传感器与所述径向力加载器的动作端连接，所述径向力加载器的另一端与所述径向柔性连接装置连接，所述径向柔性连接装置、径向力传感器均安装在径向加载装置安装支架上。
5.如权利要求4所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述径向力加载器和轴向力加载器均采用电动推杆、电动气缸或液压缸。
6.如权利要求4所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述径向柔性连接装置和轴向柔性连接装置均采用弹性装置。
7.如权利要求1～6之一所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述应力应变测量系统包括应力应变测试仪和应变片，所述应力应变测试仪与所述应变片连接，所述应力应变测试仪包括无线传输模块。
8.如权利要求1～6之一所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述动力系统包括电动机与变速机构。
9.如权利要求1～6之一所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述动力系统包括风电机组的发电机及传动链系统。
10.如权利要求2、4、5、6之一所述的风力发电机导流罩支撑架试验装置，其特征在于：所述联轴器为十字滑块式联轴器。
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