CN111649887A - 一种风力机叶片振动特性测试装置 - Google Patents

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姜鑫
宋力
田瑞
赵科
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Abstract

本发明属于风力机叶片领域，具体涉及一种风力机叶片振动特性测试装置，包括叶片，所述叶片上设置有振动分析装置，所述振动分析装置包括加速度传感器、无线通讯模块和振动分析终端，所述加速度传感器安装在所述叶片上，且所述加速度传感器上安装有连接互联网的所述无线通讯模块；叶片上安装多个五个加速度传感器，加速度传感器对叶片上下端面不同位置的振动数据进行采集，用于后续的振动特性分析；本申请提供了叶片在升降悬吊状态下振动特性测试的辅助装置和在旋转状态下振动特性的测试辅助装置，两种装置配合可实现叶片在不同状态下的振动特性测试，增加了叶片振动特性测试的范围，提升测试效果和测试数据的准确性。

Description

一种风力机叶片振动特性测试装置
技术领域
本发明涉及风力机叶片领域，具体涉及一种风力机叶片振动特性测试装置。
背景技术
风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15％-20％，它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益。风机叶片对材料要求很高，不仅需要具有较轻的重量，还需要具有较高的强度、抗腐蚀、耐疲劳性能，同时在风机叶片批量生产前，需要对风机叶片进行振动特性和其他性能的一系列测试。
现有技术存在以下问题：
风力机叶片规格较大，传统的振动特性测试装置无法适配风力机叶片进行使用，导致风力机叶片存在振动特性测试上的不便，难以对风力机叶片的结构和性能进行准确的分析，导致风力机叶片在后续使用时存在安全隐患。
为解决上述问题，本申请中提出一种风力机叶片振动特性测试装置。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种风力机叶片振动特性测试装置，具有安装便利、实时测试、测试数据无线传输和测试辅助设备安装使用便利的特点。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风力机叶片振动特性测试装置，包括叶片，所述叶片上设置有振动分析装置，所述振动分析装置包括加速度传感器、无线通讯模块和振动分析终端，所述加速度传感器安装在所述叶片上，且所述加速度传感器上安装有连接互联网的所述无线通讯模块，所述加速度传感器通过所述无线通讯模块连接的互联网信息连接至所述振动分析终端。
优选的，所述叶片上端面从前至后安装有五个所述加速度传感器，且所述叶片的下端面从前至后安装有五个所述加速度传感器。
优选的，所述加速度传感器与所述叶片之间通过粘胶连接。
优选的，所述振动分析终端为具有数据处理功能的电脑设备。
优选的，所述叶片安装在悬吊装置上，所述悬吊装置包括吊链、吊架和叶片夹具，所述吊链的底部连接有所述吊架，所述吊架上固定有夹持所述叶片的所述叶片夹具。
优选的，所述吊链的顶部连接有升降架，所述升降架的另一端设置有立柱台，所述升降架与所述立柱台之间滑动连接。
优选的，所述立柱台共设置两组，两组所述立柱台上均安装有所述升降架，且两个所述升降架上安装的所述叶片夹具分别对所述叶片的前端和后端夹持固定。
优选的，所述叶片安装在驱动装置上，所述驱动装置包括电机、转轴和叶片盘架，所述电机的输出端连接有所述转轴，所述转轴的外壁套设有所述叶片盘架，所述叶片盘架的外壁夹持有所述叶片。
优选的，所述叶片与所述电机之间通过所述转轴和所述叶片盘架转动连接，所述电机垂直安装在支架上。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1、叶片上端面从前至后安装有五个加速度传感器，且叶片的下端面从前至后安装有五个加速度传感器，加速度传感器对叶片上下端面不同位置的振动数据进行采集，用于后续的振动特性分析。
2、加速传感器在叶片上安装便利，对叶片无损伤。
3、本申请提供了叶片在升降悬吊状态下振动特性测试的辅助装置和在旋转状态下振动特性的测试辅助装置，两种装置配合可实现叶片在不同状态下的振动特性测试，增加了叶片振动特性测试的范围，提升测试效果和测试数据的准确性。
附图说明
图1为本发明的叶片连接振动结构示意图；
图2为本发明的加速度传感器结构示意图；
图3为本发明的加速度传感器底部结构示意图；
图4为本发明的振动分析系统示意图；
图5为本发明的叶片悬吊结构示意图；
图6为本发明的叶片旋转结构示意图。
附图标记：
1、叶片；2、振动分析装置；21、加速度传感器；211、粘胶；22、无线通讯模块；23、振动分析终端；3、立柱台；4、升降架；5、悬吊装置；51、吊链；52、吊架；53、叶片夹具；6、支架；7、驱动装置；71、电机；72、转轴；73、叶片盘架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1为本发明的叶片连接振动结构示意图；
图2为本发明的加速度传感器结构示意图；
图3为本发明的加速度传感器底部结构示意图；
图4为本发明的振动分析系统示意图；
如图1-4所示，本发明提出的一种风力机叶片振动特性测试装置，包括叶片1，叶片1上设置有振动分析装置2，振动分析装置2包括加速度传感器21、无线通讯模块22和振动分析终端23，加速度传感器21安装在叶片1上，且加速度传感器21上安装有连接互联网的无线通讯模块22，加速度传感器21通过无线通讯模块22连接的互联网信息连接至振动分析终端23。
作为加速度传感器21的工作原理：工程振动量的物理参数常用位移、速度和加速度来度量，由于风机工作过程中叶片的振动频率大于0.2Hz，因此，在位移、速度和加速度三个物理量中，风机振动物理量中加速度信号的幅值最大，加速度信号更易于测量和处理；
采用加速度传感器21可以测量风机叶片的加速度值a，从而反映风机叶片振动的剧烈程度；对加速度进行积分可以得到速度信号v，从而反映风机叶片振动的快慢程度；对得到的速度信号再次进行积分，可以得到风机叶片的振动位移s，反映风机叶片1振动的幅度大小；
加速度传感器21为三轴加速度传感器，能够测量部件在x，y，z三个方向的加速度ax，ay，az，对三个振动位移分量sx，sy，sz进行合成可得到加速度矢量，根据加速度、速度和位移的分量与合成矢量，得到振动的大小和方向等信息，作为判断叶片1振动特性的数据。
需要说明的是：叶片1上端面从前至后安装有五个加速度传感器21，且叶片1的下端面从前至后安装有五个加速度传感器21，加速度传感器21对叶片1上下端面不同位置的振动数据进行采集，用于后续的振动特性分析。
图3为本发明的加速度传感器底部结构示意图；
如图3所示，加速度传感器21与叶片1之间通过粘胶211连接；加速度传感器21通过粘胶211粘接在叶片1上，对叶片1无损伤，不影响叶片1的后续使用。
在一个可选的实施例中，加速度传感器21通过真空吸盘真空吸附在叶片1上，真空吸盘为物理结构，连接无需螺栓或胶液，连接处无开孔或粘痕，在测试后可正常使用。
加速传感器21在叶片1上安装便利，对叶片1无损伤。
图4为本发明的振动分析系统示意图；
如图4所示，加速度传感器21通过无线通讯模块22连接的互联网信息连接至振动分析终端23。
本实施例中，加速度传感器21监测叶片1在x，y，z三个方向的加速度ax，ay，az，对三个振动位移分量sx，sy，sz进行合成可得到加速度矢量，根据加速度、速度和位移的分量与合成矢量，得到振动的大小和方向等信息，将上述数据通过无线通讯模块22上传至互联网连接的振动分析终端23进行数据处理和分析，分析出的数据用于工作人员判断叶片1振动特性。
需要说明的是：振动分析终端23为具有数据处理功能的电脑设备，电脑内置对加速度数据、速度数据、位移的分量数据与合成矢量数据综合得到振动的大小和方向等信息进行处理的软件，软件处理后的数据显示在电脑连接的显示屏上，供工作人员对叶片1的振动特性进行分析。
作为叶片1的悬吊升降过程振动特性测试示例：
图5为本发明的叶片悬吊结构示意图；
如图5所示，立柱台3共设置两组，两组立柱台3上均安装有升降架4，立柱台3上滑动连接有升降架4，升降架4底部安装悬吊装置5，叶片1安装在悬吊装置5上，悬吊装置5包括吊链51、吊架52和叶片夹具53，吊链51的底部连接有吊架52，吊架52上固定有夹持叶片1的叶片夹具53。
需要说明的是：两个升降架4上安装的叶片夹具53分别对叶片1的前端和后端夹持固定，叶片1通过悬吊装置5上的叶片夹具53夹持稳定，在升降过程中保持两端的平稳，仅测试上升或下降方向的振动力。
本实施例中，叶片1安装在叶片夹具53上，叶片夹具53随升降架4在立柱台3上的升降做上下方向的位移，位移过程中产生的振动特性由振动分析装置2进行测试。
作为叶片旋转过程振动特性测试示例：
图6为本发明的叶片旋转结构示意图。
如图6所示，叶片1安装在驱动装置7上，驱动装置7包括电机71、转轴72和叶片盘架73，电机71的输出端连接有转轴72，转轴72的外壁套设有叶片盘架73，叶片盘架73的外壁夹持有叶片1。
需要说明的是：叶片1与电机71之间通过转轴72和叶片盘架73转动连接，电机71垂直安装在支架6上。电机71驱动转轴72旋转带动叶片盘架73做旋转。
在本实施例中，将叶片1安装在叶片盘架73上，叶片1在旋转过程中的振动特性由振动分析装置2进行测试。
综上所述：本申请提供了叶片1在升降悬吊状态下振动特性测试的辅助装置和在旋转状态下振动特性的测试辅助装置，两种装置配合可实现叶片1在不同状态下的振动特性测试，增加了叶片1振动特性测试的范围，提升测试效果和测试数据的准确性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，包括叶片(1)，所述叶片(1)上设置有振动分析装置(2)，所述振动分析装置(2)包括加速度传感器(21)、无线通讯模块(22)和振动分析终端(23)，所述加速度传感器(21)安装在所述叶片(1)上，且所述加速度传感器(21)上安装有连接互联网的所述无线通讯模块(22)，所述加速度传感器(21)通过所述无线通讯模块(22)连接的互联网信息连接至所述振动分析终端(23)。
2.根据权利要求1所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述叶片(1)上端面从前至后安装有五个所述加速度传感器(21)，且所述叶片(1)的下端面从前至后安装有五个所述加速度传感器(21)。
3.根据权利要求1所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述加速度传感器(21)与所述叶片(1)之间通过粘胶(211)连接。
4.根据权利要求1所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述振动分析终端(23)为具有数据处理功能的电脑设备。
5.根据权利要求1所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述叶片(1)安装在悬吊装置(5)上，所述悬吊装置(5)包括吊链(51)、吊架(52)和叶片夹具(53)，所述吊链(51)的底部连接有所述吊架(52)，所述吊架(52)上固定有夹持所述叶片(1)的所述叶片夹具(53)。
6.根据权利要求5所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述吊链(51)的顶部连接有升降架(4)，所述升降架(4)的另一端设置有立柱台(3)，所述升降架(4)与所述立柱台(3)之间滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述立柱台(3)共设置两组，两组所述立柱台(3)上均安装有所述升降架(4)，且两个所述升降架(4)上安装的所述叶片夹具(53)分别对所述叶片(1)的前端和后端夹持固定。
8.根据权利要求1所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述叶片(1)安装在驱动装置(7)上，所述驱动装置(7)包括电机(71)、转轴(72)和叶片盘架(73)，所述电机(71)的输出端连接有所述转轴(72)，所述转轴(72)的外壁套设有所述叶片盘架(73)，所述叶片盘架(73)的外壁夹持有所述叶片(1)。
9.根据权利要求8所述的一种风力机叶片振动特性测试装置，其特征在于，所述叶片(1)与所述电机(71)之间通过所述转轴(72)和所述叶片盘架(73)转动连接，所述电机(71)垂直安装在支架(6)上。
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