CN110146287B - 海上风力发电机增速器可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电装备技术领域，尤其涉及一种海上风力发电机增速器可靠性试验台。该试验台设置有工作台板，工作台板上依次固定有驱动电机、被试增速箱、测扭矩装置、陪试增速箱和负载电机，驱动电机与被试增速箱之间设有模拟加载装置；模拟加载装置包括有推板、固定座、横向液压缸和纵向液压缸；横向液压缸一端固定在横向固定支架上，另一端通过铰链与推板连接，纵向液压缸一端固定连接在纵向固定支架上，另一端通过铰链与设置在推板上的法兰盘连接；被试增速箱的传动轴与推板键连接，并穿过推板后与驱动电机法兰连接。本发明整体采用电回馈式试验台使系统能量构成内部循环反馈，外部电网只提供系统启动及电气损耗、机械损耗。

Description

海上风力发电机增速器可靠性试验台

技术领域

本发明涉及风电装备技术领域，尤其涉及一种海上风力发电机增速器可靠性试验台。

背景技术

全球风电装备逐步向“大型化、长寿命及高可靠性”发展，但风电装备的服役条件负载，受到无规律变向载荷风力乃至强阵风的冲击，且常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，风沙和近海雾气的侵害，极易造成齿轮箱、发电机、叶片、电力系统等关键部件失效。风力发电机增速箱是风力发电机的叶片和发电机之间的传递机械能的传动装置，其造价高、安装难度大、维修困难，因此，安装前需要对增速箱进行可靠性测试。传统的可靠性实验设备一般对增速器的零件进行分别加载，并检测其工作状况，但由于风力发电机所处环境受阵风冲击等因素，致使其所受载荷情况复杂，单独对某一零件进行加载无法完全模拟出其实际工作时的受载情况。另外，现有的增速箱实验可靠性测试一般只模拟增速箱主轴上扭矩的输入，而忽略了在海上复杂的工作情况下增速箱由于阵风冲击的因素而受到的静力载荷以及冲击振动。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明基于海上风力发电机增速器实际工作情况，提供了一种海上风力发电机增速器可靠性试验台，对增速器整体进行加载可靠性试验，模拟增速器受到的静力载荷和振动冲击，更为准确地检测增速器的故障情况。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种海上风力发电机增速器可靠性试验台，该试验台设置有工作台板，工作台板上依次固定有驱动电机、被试增速箱、测扭矩装置、陪试增速箱和负载电机；

所述被试增速箱和所述陪试增速箱的中心对称位置处设有所述测扭矩装置，所述测扭矩装置测量所述被试增速箱的高速转矩；

所述驱动电机与所述被试增速箱之间设有模拟加载装置；

所述模拟加载装置包括固定座、推板、横向固定支架、纵向固定支架、两个横向液压缸、两个纵向液压缸和激振器；

所述固定座与所述工作台板平行放置，且与所述工作台板之间存在一定高度；

所述推板垂直固定于所述固定座上；

所述横向固定支架和所述纵向固定支架均固定在所述工作台板上；

两个所述横向液压缸分别布置在所述横向固定支架的上下端，所述横向液压缸的一端固定在所述横向固定支架上，另一端通过铰链与所述推板连接；

两个所述纵向液压缸对称分布在所述被试增速箱的传动轴两侧，所述纵向液压缸的一端固定连接在所述纵向固定支架上，另一端通过铰链与设置在所述推板上的法兰盘连接；

所述固定座远离所述横向固定支架的一侧设置有固定支架，所述固定支架上铰链连接有所述激振器；

所述被试增速箱的所述传动轴与所述推板键连接，并穿过所述推板后与所述驱动电机法兰连接。

根据本发明，所述被试增速箱与所述陪试增速箱对称放置在工作台板上，所述测扭矩装置包括扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述被试增速箱、所述陪试增速箱均法兰连接。

根据本发明，所述陪试增速箱的传动轴与所述负载电机法兰连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明采用电回馈式试验台，电流经过整流箱整流后，使电流并联输入至驱动电机和负载电机，从而使负载电机发出的电能通过加载变频器变为直流回到系统的直流侧，再向驱动逆变器供电，系统能量构成内部循环反馈，外部电网只提供系统启动及电气损耗、机械损耗，约为整个系统功率的20％～30％，本发明能够更准确检测增速器的寿命，具有高效节能的优点。

附图说明

图1为本发明的海上风力发电机增速器可靠性试验台结构图；

图2为本发明的海上风力发电机增速器可靠性试验台俯视图；

图3为本发明的海上风力发电机增速器可靠性试验台正视图；

图4为本发明的模拟加载装置结构示意图。

【附图标记说明】

1：驱动电机；2：模拟加载装置；21：推板；22：固定座；23：横向固定支架；24：纵向固定支架；25：横向液压缸；26：纵向液压缸；27：固定支架；28：激振器；3：被试增速箱；4：测扭矩装置；41：扭矩传感器；42：支架；5：陪试增速箱；6：负载电机；7：工作台板。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供一种海上风力发电机增速器可靠性试验台，如图1所示，该试验台设置有工作台板7，工作台板7上依次焊接固定有驱动电机1、被试增速箱3、测扭矩装置4、陪试增速箱5、负载电机6。

如图2、3所示，被试增速箱3与陪试增速箱5对称放置在工作台板7上，两增速箱的中心对称位置处固定有测扭矩装置4，测扭矩装置4包括有扭矩传感器41和支架42，支架42固定焊接在工作台板7上，陪试增速箱5一侧传动轴与扭矩传感器41法兰连接，另一侧的传动轴与负载电机6法兰连接，对称放置的被试增速箱3的一侧的传动轴与扭矩传感器41法兰连接，另一侧传动轴则与驱动电机1法兰连接。

被试增速箱3与驱动电机1之间设有模拟加载装置2，如图4所示，模拟加载装置2包括有推板21、横向液压缸25、纵向液压缸26、激振器28。工作台板7上固定有横向固定支架23和纵向固定支架24，其中，横向固定支架23上下端均固定有横向液压缸25，该横向液压缸25与推板21通过销轴铰链连接，纵向固定支架24上端固定有纵向液压缸26，纵向液压缸26的一端固定连接在纵向固定支架24上端，另一端则与固定在推板21上的法兰盘铰链连接，连接位置处设置有销轴。推板21与工作台板7垂直放置，固定座22与推板21垂直固定，且与工作台板7平行放置，其中固定座22位置悬空，且与工作台板7之间存在一定高度。

被试增速箱3的一侧传动轴与推板21键连接，穿过推板21后的传动轴与驱动电机1法兰连接。纵向液压缸24对称分布在被试增速箱3的传动轴两侧，横向液压缸及纵向液压缸的设置主要用以模拟风电机增速器在实际工作过程中受到的横向、纵向载荷。

固定座22远离横向固定支架23的一侧设置有固定支架27，该固定支架上铰链连接有激振器28，激振器28主要用来模拟被试增速箱3收到阵风冲击后而产生的冲击振动。

扭矩传感器41检测被试增速箱3的高速级力矩，并将数据传输至计算机，进行分析计算，监测增速箱工作情况。

被试增速箱3、陪试增速箱5与工作台板7之间均放置有橡胶片，以此抵消试验中电机转动和其他因素产生的震动对被试增速箱的影响。

本发明所述试验台的工作流程为：

将试验台整体放置于已由加湿器加湿的环境中，用以模拟海上湿润的工作环境。

向驱动电机与负载电机通电，当驱动电机正转或反转，负载电机正转或反转时，控制被试增速箱与陪试增速箱绕各自传动轴转动，模拟风电机增速箱工作中受到的转矩，横向液压缸及纵向液压缸工作，带动推板发生横向或纵向位移倾向，从而改变被试增速箱受到的扭矩，对增速箱在风电机中工作时受到的横向载荷及纵向载荷进行模拟，激荡器工作后可模拟阵风冲击对增速箱产生的冲击振动，扭矩传感器测量出被试增速箱的高速转矩，并将其传输到计算机中，进行分析计算，监测增速箱工作情况。

电流经过整流箱整流，使电流并联输入至驱动电机和负载电机，使电能能够在系统间实现功率循环，将电流变频整流至负载电机和驱动电机，驱动电机开始工作。

驱动电机通过输出轴将扭矩传递至模拟加载装置，轴上的扭矩通过模拟加载装置中的联轴器传递至增速箱输入轴。模拟加载装置通过轴向液压缸、纵向液压缸伸缩运动对被试增速箱输入轴施加轴向、纵向载荷，通过激振器对被试增速箱输出轴施加冲击振动，至此，被试增速箱输入轴不仅承受轴上的扭矩，也承受模受到的轴向、纵向载荷以及冲击振动，采用对称式液压加载是为了避免在加载过程中产生附加倾覆力矩。

扭矩经被试增速箱传递至增速箱输出轴，减速器输出轴处安装有扭矩测量装置，可以实时监测被试增速箱的扭矩变化情况，为分析增速箱的故障信息提供必要数据。

被试增速箱输出轴上的力矩通过联轴器传递至陪试增速箱输入轴，经陪试增速箱变速后传递至负载电机。装置整体为电回馈式试验台，这种方式能够实现系统自驱动，外界只需补充中间过程因摩擦等消耗的少部分能量即可实现系统的稳定运作。本设备能够模拟增速器实际工作情况，模拟其工作过程中受到的静力载荷和振动冲击，并能够实时监测工作情况，为分析故障信息提供必要数据。

本发明整体采用电回馈式试验台，即电流经过整流箱整流后，使电流并联输入至驱动电机和负载电机，从而使负载电机发出的电能通过加载变频器变为直流回到系统的直流侧，再向驱动逆变器供电，系统能量构成内部循环反馈，外部电网只提供系统启动及电气损耗、机械损耗，约为整个系统功率的20％～30％。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种海上风力发电机增速器可靠性试验台，其特征在于：

该试验台设置有工作台板(7)，所述工作台板(7)上依次固定有驱动电机(1)、被试增速箱(3)、测扭矩装置(4)、陪试增速箱(5)和负载电机(6)；

所述被试增速箱(3)和所述陪试增速箱(5)的中心对称位置处设有所述测扭矩装置(4)，所述测扭矩装置(4)测量所述被试增速箱(3)的高速转矩；

所述驱动电机(1)与所述被试增速箱(3)之间设有模拟加载装置(2)；

所述模拟加载装置(2)包括固定座(22)、推板(21)、横向固定支架(23)、纵向固定支架(24)、两个横向液压缸(25)、两个纵向液压缸(26)和激振器(28)；

所述固定座(22)与所述工作台板(7)平行放置，且与所述工作台板(7)之间存在一定高度；

所述推板(21)垂直固定于所述固定座(22)上；

所述横向固定支架(23)和所述纵向固定支架(24)均固定在所述工作台板(7)上；

两个所述横向液压缸(25)分别布置在所述横向固定支架(23)的上下端，所述横向液压缸(25)的一端固定在所述横向固定支架(23)上，另一端通过铰链与所述推板(21)连接；

两个所述纵向液压缸(26)对称分布在所述被试增速箱(3)的传动轴两侧，所述纵向液压缸(26)的一端固定连接在所述纵向固定支架(24)上，另一端通过铰链与设置在所述推板(21)上的法兰盘连接；

所述固定座(22)远离所述横向固定支架(23)的一侧设置有固定支架(27)，所述固定支架(27)上铰链连接有所述激振器(28)；

所述被试增速箱(3)的所述传动轴与所述推板(21)键连接，并穿过所述推板(21)后与所述驱动电机(1)法兰连接。

2.根据权利要求1所述的海上风力发电机增速器可靠性试验台，其特征在于：

所述被试增速箱(3)与所述陪试增速箱(5)对称放置在工作台板(7)上，所述测扭矩装置(4)包括扭矩传感器(41)，所述扭矩传感器(41)与所述被试增速箱(3)、所述陪试增速箱(5)均法兰连接。

3.根据权利要求2所述的海上风力发电机增速器可靠性试验台，其特征在于：

所述陪试增速箱(5)的传动轴与所述负载电机(6)法兰连接。

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