CN111271230A - 一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，步骤为：制作叶轮，各叶轮直径不同但弦长相同；准备转轴、轴承座及钢丝绳，利用钢丝绳将轴承座张紧吊装在风洞实验段内，转轴装入轴承座；准备圆钢管作为支架，各支架直径不同但长度相同；转轴表面粘贴反光条，安置激光转速测量仪使激光束照射反光条；转轴上安装叶轮并调试激光转速测量仪；设定风速下使叶轮转动并记录转速，调整风速并记录不同风速下无支架时转速；安装支架且与转轴间留有安全间隙；设定风速下使叶轮转动并记录有支架时转速，调整风速并记录不同风速下有支架时转速；更换更换其他直径叶轮后重新测试，再更换其他直径支架后重新测试；汇总转速数据，找出叶轮转速变化最小的情况。
Description
技术领域
本发明属于风力机气动性能实验技术领域，特别是涉及一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法。
背景技术
目前，风力机气动性能实验在风电技术发展的同时也得到了发展，风力机实验风洞在全国也方兴未艾，而风洞实验则是在风洞中利用相似性准则进行的实验，风洞实验更加真实可靠，实验数据更接近于真实应用中的数据。
风力机气动性能实验通常在低速风洞中进行，风力机气动性能实验装置作为风力机叶轮的安装载体，风力机叶轮和风力机气动性能实验装置需要一同置于低速风洞中，由于风力机气动性能实验装置的存在，特别是装置中的支架必然会对气流产生扰动，而产生的这种气流扰动将直接对叶轮转速产生干扰，尽管干扰程度不大，如果忽略这种干扰，当实验数据应用到真实的水平轴风力机叶轮设计当中时，就又有可能把这种干扰放大，从而导致叶轮实验转速与叶轮真实应用转速之间产生较大偏差，而转速上的这种偏差会直接影响水平轴风力机的发电效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，能够有效测试出支架对叶轮转速的干扰程度，从而找出对叶轮转速干扰程度最小的支架与叶轮直径配比形式，有效缩小叶轮实验转速与叶轮真实应用转速之间的偏差，进而保证水平轴风力机的发电效率更加贴近设计值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮，叶轮的制作数量至少为5个，若干叶轮的直径各不相同，但所有叶轮上的叶片弦长均相同；
步骤二：准备一根转轴、两个轴承座及八根钢丝绳，先利用其中四根钢丝绳将第一个轴承座张紧吊装在风洞实验段的中心轴线上，再利用剩余四根钢丝绳将第二个轴承座张紧吊装在风洞实验段的中心轴线上，然后将转轴安装到两个轴承座之间；
步骤三：准备至少三根圆钢管，将圆钢管作为支架，若干支架的直径各不相同，但所有支架的长度均相同；
步骤四：在转轴的外表面粘贴一张反光条，同时准备一台非接触式的激光转速测量仪，将激光转速测量仪安装到风洞实验段顶板上部，使激光转速测量仪发射的激光束能够照射到反光条上；
步骤五：将其中一个叶轮安装到转轴上，然后手动转动安装好的叶轮，以对激光转速测量仪进行调试，保证激光转速测量仪能够正常工作；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，并记录下无支架时的叶轮的转速；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，记录下各个设定风速下在无支架时的叶轮的转速；
步骤八：暂停低速风洞，将其中一根支架竖直固装到转轴正下方的风洞实验段底板上，且支架顶端与转轴外表面之间留有安全间隙；
步骤九：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，并记录下安装有支架时的叶轮的转速；
步骤十：调整设定风速，然后重复步骤九，记录下各个设定风速下在安装有支架时的叶轮的转速；
步骤十一：更换其他直径的叶轮，重复步骤六至步骤十，直到记录下所有叶轮在设定实验条件下的转速；
步骤十二：更换其他直径的支架，重复步骤六至步骤十一，直到记录下所有支架各自存在时叶轮在设定实验条件下的转速；
步骤十三：汇总转速数据，将叶轮的直径记为D，将支架的直径记为d，将支架的高度记为H，求出所有实验条件下的D/H值及D/d值，D/H值和D/d值均为无量纲数值，最后将转速数据汇总成如下三组：①、在无支架的状态下，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；②、在安装有支架的状态下，同时满足D/H值相同且D/d值不同时，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；③、在安装有支架的状态下，同时满足D/H值不同且D/d值相同时，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；
步骤十四：将第②组转速数据和第③组转速数据与第①组转速数据进行比较，找出第②组转速数据和第③组转速数据中叶轮转速变化最小的情况，此时就可以确定对叶轮转速干扰程度最小的支架与叶轮直径配比形式，即确定最优的D/H值及D/d值。
本发明的有益效果：
本发明的支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，能够有效测试出支架对叶轮转速的干扰程度，从而找出对叶轮转速干扰程度最小的支架与叶轮直径配比形式，有效缩小叶轮实验转速与叶轮真实应用转速之间的偏差，进而保证水平轴风力机的发电效率更加贴近设计值。
附图说明
图1为叶轮、转轴、轴承座、钢丝绳及支架在风洞内的安装示意图；
图2为图1的右视图；
图中，1—叶轮，2—转轴，3—轴承座，4—钢丝绳，5—风洞实验段，6—支架，7—反光条，8—激光转速测量仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮1，叶轮1的制作数量至少为5个，若干叶轮1的直径各不相同，但所有叶轮1上的叶片弦长均相同；本实施例中，叶轮1的制作数量为5个，5个叶轮1上的叶片数量均为4个，叶片的翼型选取为NACA0018，所有叶轮1上的叶片弦长均为60mm，5个叶轮1的直径分别为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm，叶片在叶轮1上的安装角为6 度；
步骤二：准备一根转轴2、两个轴承座3及八根钢丝绳4，先利用其中四根钢丝绳4将第一个轴承座3张紧吊装在风洞实验段5的中心轴线上，再利用剩余四根钢丝绳4将第二个轴承座3张紧吊装在风洞实验段5的中心轴线上，然后将转轴2安装到两个轴承座3之间；本实施例中，钢丝绳4的直径为2mm，风洞实验段5的截面尺寸为1000mm×1200mm；
步骤三：准备至少三根圆钢管，将圆钢管作为支架6，若干支架6的直径各不相同，但所有支架6的长度均相同；本实施例中，支架6的数量为三根，三根支架6的直径依次为60mm、90mm、120mm，三根支架6的长度均为500mm；
步骤四：在转轴2的外表面粘贴一张反光条7，同时准备一台非接触式的激光转速测量仪8，将激光转速测量仪8安装到风洞实验段5顶板上部，使激光转速测量仪8发射的激光束能够照射到反光条8上；
步骤五：如图1、2所示，将其中一个叶轮1安装到转轴2上，然后手动转动安装好的叶轮1，以对激光转速测量仪8进行调试，保证激光转速测量仪8能够正常工作；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮1转动，并记录下无支架6时的叶轮1的转速；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，记录下各个设定风速下在无支架6时的叶轮 1的转速；
步骤八：暂停低速风洞，将其中一根支架6竖直固装到转轴2正下方的风洞实验段5底板上，且支架6顶端与转轴2外表面之间留有安全间隙；
步骤九：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮1转动，并记录下安装有支架6时的叶轮 1的转速；
步骤十：调整设定风速，然后重复步骤九，记录下各个设定风速下在安装有支架6时的叶轮1的转速；
步骤十一：更换其他直径的叶轮1，重复步骤六至步骤十，直到记录下所有叶轮1在设定实验条件下的转速；
步骤十二：更换其他直径的支架6，重复步骤六至步骤十一，直到记录下所有支架6各自存在时叶轮1在设定实验条件下的转速；
步骤十三：汇总转速数据，将叶轮1的直径记为D，将支架6的直径记为d，将支架6的高度记为H，求出所有实验条件下的D/H值及D/d值，D/H值和D/d值均为无量纲数值，最后将转速数据汇总成如下三组：①、在无支架6的状态下，所有直径叶轮1在不同设定风速下的转速；②、在安装有支架6的状态下，同时满足D/H值相同且D/d值不同时，所有直径叶轮1在不同设定风速下的转速；③、在安装有支架6的状态下，同时满足D/H值不同且D/d 值相同时，所有直径叶轮1在不同设定风速下的转速；
步骤十四：将第②组转速数据和第③组转速数据与第①组转速数据进行比较，找出第②组转速数据和第③组转速数据中叶轮1转速变化最小的情况，此时就可以确定对叶轮1转速干扰程度最小的支架6与叶轮1直径配比形式，即确定最优的D/H值及D/d值。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (1)
1.一种支架对水平轴风力机叶轮转速干扰量的测试方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮，叶轮的制作数量至少为5个，若干叶轮的直径各不相同，但所有叶轮上的叶片弦长均相同；
步骤二：准备一根转轴、两个轴承座及八根钢丝绳，先利用其中四根钢丝绳将第一个轴承座张紧吊装在风洞实验段的中心轴线上，再利用剩余四根钢丝绳将第二个轴承座张紧吊装在风洞实验段的中心轴线上，然后将转轴安装到两个轴承座之间；
步骤三：准备至少三根圆钢管，将圆钢管作为支架，若干支架的直径各不相同，但所有支架的长度均相同；
步骤四：在转轴的外表面粘贴一张反光条，同时准备一台非接触式的激光转速测量仪，将激光转速测量仪安装到风洞实验段顶板上部，使激光转速测量仪发射的激光束能够照射到反光条上；
步骤五：将其中一个叶轮安装到转轴上，然后手动转动安装好的叶轮，以对激光转速测量仪进行调试，保证激光转速测量仪能够正常工作；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，并记录下无支架时的叶轮的转速；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，记录下各个设定风速下在无支架时的叶轮的转速；
步骤八：暂停低速风洞，将其中一根支架竖直固装到转轴正下方的风洞实验段底板上，且支架顶端与转轴外表面之间留有安全间隙；
步骤九：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，并记录下安装有支架时的叶轮的转速；
步骤十：调整设定风速，然后重复步骤九，记录下各个设定风速下在安装有支架时的叶轮的转速；
步骤十一：更换其他直径的叶轮，重复步骤六至步骤十，直到记录下所有叶轮在设定实验条件下的转速；
步骤十二：更换其他直径的支架，重复步骤六至步骤十一，直到记录下所有支架各自存在时叶轮在设定实验条件下的转速；
步骤十三：汇总转速数据，将叶轮的直径记为D，将支架的直径记为d，将支架的高度记为H，求出所有实验条件下的D/H值及D/d值，D/H值和D/d值均为无量纲数值，最后将转速数据汇总成如下三组：①、在无支架的状态下，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；②、在安装有支架的状态下，同时满足D/H值相同且D/d值不同时，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；③、在安装有支架的状态下，同时满足D/H值不同且D/d值相同时，所有直径叶轮在不同设定风速下的转速；
步骤十四：将第②组转速数据和第③组转速数据与第①组转速数据进行比较，找出第②组转速数据和第③组转速数据中叶轮转速变化最小的情况，此时就可以确定对叶轮转速干扰程度最小的支架与叶轮直径配比形式，即确定最优的D/H值及D/d值。
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