CN113790869B - 一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置 - Google Patents

一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风电机组承载能力测试技术领域，尤其是一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置。其包括塔筒，所述塔筒下部左右两侧横向设置转轴，塔筒两侧的转轴上分别连接第一轴承，第一轴承设置在第一轴承座内，第一轴承座固定在回转支架上端面，塔筒通过转轴转动连接在第一轴承座内，并能够围绕转轴所在轴线摆动；所述回转支架下端设置回转驱动机构，回转驱动机构能够带动回转支架回转。本发明的回转系统能够实现浮式风电模型动态载荷测量装置的横摇与纵摇在风洞中的转换，节约时间，提高试验效率；动态运动及整体气动力载荷测量系统，可实现典型尖速比下不同纵倾角、纵摇运动、横摇运动下的风机气动力试验，并获得模型整体气动力载荷。

Description

一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置
技术领域
本发明涉及风电机组承载能力测试技术领域，尤其是一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置。
背景技术
风能作为一种绿色环保再生能源目前正在全球迅猛开发与利用。相对于陆地风能资源，海上风能具有更加稳定强劲等方面的优势。因此，风电产业已逐步向海上发展。海上风电支撑结构基于海洋采油平台结构形式发展而来，通常为漂浮式基础。在风浪流的联合作用下，漂浮式基础的运动相应较大，致使风电装备自身产生横摇与纵摇等多维运动。相对于陆地静态环境，海上浮式风电装备自身稳定性和结构承受载荷能力变得更为复杂。
发明内容
本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，结合风洞试验设备，能够实现海上浮式风电模型的横摇/纵摇运动模拟，并对其进行动态气动载荷实时测量，为海上浮式风电装备工程设计提供必要的力学性能技术参数。
本发明所采用的技术方案如下：
一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，包括塔筒，所述塔筒下部左右两侧横向设置转轴，塔筒两侧的转轴上分别连接第一轴承，第一轴承设置在第一轴承座内，第一轴承座固定在回转支架上端面，塔筒通过转轴转动连接在第一轴承座内，并能够围绕转轴所在轴线摆动；所述回转支架下端设置回转驱动机构，回转驱动机构能够带动回转支架回转；所述塔筒上端面通过连接件可拆卸的连接杆式六分量天平，杆式六分量天平上端设置机舱底座，机舱底座上设置扇叶驱动电机，扇叶驱动电机的驱动端通过联轴器连接推扭力天平，推扭力天平通过联轴器连接风叶转轴，风叶转轴通过风叶转轴支撑轴承连接机舱底座，风叶转轴上套接风扇叶片。
进一步的，第一轴承座外侧通过连接件可拆卸的连接第一轴承盖，第一轴承盖将第一轴承压紧在转轴上。
进一步的，塔筒下端设置摆动驱动机构，摆动驱动机构能够带动塔筒围绕转轴所在轴线摆动。
进一步的，摆动驱动机构包括可拆卸的连接在塔筒下端的扇形齿条，扇形齿条下端啮合连接摆动驱动齿轮，摆动驱动齿轮连接在摆动驱动电机驱动端。
进一步的，回转驱动机构包括回转支撑轴承座，回转支撑轴承座上端面设置回转支撑轴承，回转支撑轴承外圈设置外齿轮，外齿轮上端通过连接件可拆卸的连接回转支架，外齿轮一侧啮合连接回转齿轮，回转齿轮连接在回转驱动电机的驱动端，回转驱动电机设置在回转驱动电机基座上，回转驱动电机基座固定在回转支撑轴承座侧面。
进一步的，塔筒上端面设置多个联结螺栓孔，多个联结螺栓孔沿着圆周方向均匀分布，塔筒和杆式六分量天平之间的连接件分别连接在多个联结螺栓孔中。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，回转系统能够实现浮式风电模型动态载荷测量装置的横摇与纵摇在风洞中的转换，节约时间，提高试验效率；动态运动及整体气动力载荷测量系统，可实现典型尖速比下不同纵倾角、纵摇运动、横摇运动下的风机气动力试验，并获得模型整体气动力载荷；叶片转动及推扭力测量系统可获得基础平台运动对海上浮式风电模型的推力系数、扭矩系数等气动特性的影响。
附图说明
图1为本发明侧视图。
图2为本发明主视图。
图3为图2中A处放大图。
图4为本发明纵倾状态图。
图5为本发明横倾状态图。
其中：1、回转支撑轴承座；2、回转驱动电机基座；3、回转驱动电机；4、回转齿轮；5、回转支撑轴承；6、回转支架；7、塔筒；8、风扇叶片；9、杆式六分量天平；10、机舱底座；11、风叶转轴；12、风叶转轴支撑轴承；13、推扭力天平；14、扇叶驱动电机；15、外齿轮；21、摆动驱动电机；22、摆动驱动齿轮；23、扇形齿条；24、第一轴承座；25、第一轴承；26、第一轴承盖；27、转轴。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图2和图3所示的实施例中，一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置主要包括塔筒7，塔筒7下部左右两侧横向设置转轴27，塔筒7两侧的转轴27上分别连接第一轴承25，第一轴承25设置在第一轴承座24内，第一轴承座24固定在回转支架6上端面。塔筒7通过转轴27转动连接在第一轴承座24内，并能够围绕转轴27所在轴线摆动。
为了带动塔筒7围绕转轴27所在轴线摆动，如图1和图2所示的实施例中，塔筒7下端设置摆动驱动机构，摆动驱动机构能够带动塔筒7围绕转轴27所在轴线摆动。
如图3所示的实施例中，第一轴承座24外侧通过连接件可拆卸的连接第一轴承盖26，第一轴承盖26将第一轴承25压紧在转轴27上。
如图1和图2所示的实施例中，摆动驱动机构包括可拆卸的连接在塔筒7下端的扇形齿条23，扇形齿条23下端啮合连接摆动驱动齿轮22，摆动驱动齿轮22连接在摆动驱动电机21驱动端。
如图1和图2所示的实施例中，回转支架6下端设置回转驱动机构，回转驱动机构能够带动回转支架6回转。
如图1和图2所示的实施例中，回转驱动机构包括回转支撑轴承座1，回转支撑轴承座1上端面设置回转支撑轴承5，回转支撑轴承5外圈设置外齿轮15，外齿轮15上端通过连接件可拆卸的连接回转支架6。外齿轮15一侧啮合连接回转齿轮4，回转齿轮4连接在回转驱动电机3的驱动端，回转驱动电机3设置在回转驱动电机基座2上，回转驱动电机基座2固定在回转支撑轴承座1侧面。
如图1和图2所示的实施例中，塔筒7上端面通过连接件可拆卸的连接杆式六分量天平9，杆式六分量天平9上端设置机舱底座10，机舱底座10上设置扇叶驱动电机14，扇叶驱动电机14的驱动端通过联轴器连接推扭力天平13，推扭力天平13通过联轴器连接风叶转轴11，风叶转轴11通过风叶转轴支撑轴承12连接机舱底座10。风叶转轴11上套接风扇叶片8。
塔筒7上端面设置多个联结螺栓孔，多个联结螺栓孔沿着圆周方向均匀分布，塔筒7和杆式六分量天平9之间的连接件分别连接在多个联结螺栓孔中。通过多个联结螺栓孔的均匀设置，使得杆式六分量天平9能够相对塔筒7上端面旋转调节不同的固定位置。
本发明的工作原理是：当风扇叶片8需要旋转时，运行扇叶驱动电机14，扇叶驱动电机14通过联轴节带动推扭力天平13和风叶转轴11一起转动，并通过推扭力天平13实时测得风扇叶片8的推力和扭矩等气动力载荷。
当需要进行海上浮式风电模型动态载荷测量装置的风洞纵摇试验时，如图4所示，运行回转驱动电机3，回转驱动电机3通过回转齿轮4带动外齿轮15水平旋转，并使扇形齿条23传动面与风洞气流来流平行，且风扇叶片8处于迎风状态。在该状态下运行摆动驱动电机21，使摆动驱动电机21带动摆动驱动齿轮22在设定角度内正反向转动，摆动驱动齿轮22带动扇形齿条23往复运动，扇形齿条23带动的塔筒7的转轴27绕第一轴承基座24的第一轴承25前后方向摆动，从而实现海上浮式风电模型动态载荷测量装置的风洞纵摇试验。通过杆式六分量天平9可测得海上浮式风电模型整体动态气动力载荷。
当需要进行海上浮式风电模型动态载荷测量装置的风洞横摇试验时，如图5所示，运行回转驱动电机3，回转驱动电机3通过回转齿轮4带动外齿轮15水平旋转，并使扇形齿条23传动面与风洞气流来流垂直，同时通过调整杆式六分量天平9与塔筒7联接面开设的联接螺栓孔位置，使风扇叶片8处于迎风状态。在该状态下运行摆动驱动电机21，使摆动驱动电机21带动摆动驱动齿轮22在设定角度内正反向转动，摆动驱动齿轮22带动扇形齿条23往复运动，扇形齿条23带动的塔筒7的转轴27绕第一轴承基座24的第一轴承25左右方向摆动，从而实现海上浮式风电模型动态载荷测量装置的风洞横摇试验。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，包括塔筒(7)，其特征在于：所述塔筒(7)下部左右两侧横向设置转轴(27)，塔筒(7)两侧的转轴(27)上分别连接第一轴承(25)，第一轴承(25)设置在第一轴承座(24)内，第一轴承座(24)固定在回转支架(6)上端面，塔筒(7)通过转轴(27)转动连接在第一轴承座(24)内，并能够围绕转轴(27)所在轴线摆动；所述塔筒(7)下端设置摆动驱动机构，摆动驱动机构能够带动塔筒(7)围绕转轴(27)所在轴线摆动；所述回转支架(6)下端设置回转驱动机构，回转驱动机构能够带动回转支架(6)回转；所述塔筒(7)上端面通过连接件可拆卸的连接杆式六分量天平(9)，杆式六分量天平(9)上端设置机舱底座(10)，机舱底座(10)上设置扇叶驱动电机(14)，扇叶驱动电机(14)的驱动端通过联轴器连接推扭力天平(13)，推扭力天平(13)通过联轴器连接风叶转轴(11)，风叶转轴(11)通过风叶转轴支撑轴承(12)连接机舱底座(10)，风叶转轴(11)上套接风扇叶片(8)。
2.如权利要求1所述的一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，其特征在于：所述第一轴承座(24)外侧通过连接件可拆卸的连接第一轴承盖(26)，第一轴承盖(26)将第一轴承(25)压紧在转轴(27)上。
3.如权利要求2所述的一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，其特征在于：所述摆动驱动机构包括可拆卸的连接在塔筒(7)下端的扇形齿条(23)，扇形齿条(23)下端啮合连接摆动驱动齿轮(22)，摆动驱动齿轮(22)连接在摆动驱动电机(21)驱动端。
4.如权利要求1所述的一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，其特征在于：所述回转驱动机构包括回转支撑轴承座(1)，回转支撑轴承座(1)上端面设置回转支撑轴承(5)，回转支撑轴承(5)外圈设置外齿轮(15)，外齿轮(15)上端通过连接件可拆卸的连接回转支架(6)，外齿轮(15)一侧啮合连接回转齿轮(4)，回转齿轮(4)连接在回转驱动电机(3)的驱动端，回转驱动电机(3)设置在回转驱动电机基座(2)上，回转驱动电机基座(2)固定在回转支撑轴承座(1)侧面。
5.如权利要求1所述的一种海上浮式风电模型动态载荷测量装置，其特征在于：所述塔筒(7)上端面设置多个联结螺栓孔，多个联结螺栓孔沿着圆周方向均匀分布，塔筒(7)和杆式六分量天平(9)之间的连接件分别连接在多个联结螺栓孔中。
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