CN207660779U - 风力发电机组液压变桨系统的加载试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组液压变桨系统的加载试验台。该加载试验台包括支撑架、旋转件、变桨模拟组件和负载模拟组件。其中，支撑架上设置有旋转支点；旋转件的中部设置于旋转支点上且可绕旋转支点在竖直平面内旋转，旋转件包括第一连接端和第二连接端；变桨模拟组件的一端与旋转件的第一连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点一侧的第一固定点；负载模拟组件的一端与旋转件的第二连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点另一侧的第二固定点。采用本实用新型实施例中的技术方案能够提高风力发电机组液压变桨系统的验证测试的准确度。

Description

风力发电机组液压变桨系统的加载试验台

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组液压变桨系统的加载试验台。

背景技术

液压变桨系统是风力发电机组的重要组成部分，液压变桨系统性能对风力发电机组的安全稳定性至关重要。风力发电机组在安装好之后需要进行现场调试。为降低风力发电机组在现场调试过程中的运行风险，需要搭建液压变桨系统的模拟试验装置，提前对液压变桨系统进行验证测试。

现有技术中，液压变桨系统的加载试验台包括设置于工作台面上的转盘和两组模拟组件，其中，转盘的盘面平行于工作台面，转盘的轴心设置有旋转主轴，旋转主轴的轴线垂直于工作台面，每组模拟组件包括一个带有活塞杆的液压缸，两组模拟组件的活塞杆的伸出液压缸的一端分别轴对称地旋转固定于转盘的盘面上，两组模拟组件的液压缸的背向活塞杆的一端转动安装于工作台面上。具有上述结构的加载试验台工作时，控制两组模拟组件的活塞杆移动，带动转盘在与工作台面平行的平面上旋转，以模拟风力发电机组叶片在液压变桨系统驱动下的旋转状态。

但是，实际运行过程中风力发电机组叶片在液压变桨系统的驱动下是在竖直平面内旋转，而转盘的盘面是平行于工作台面设置，采用现有技术中的加载试验台在工作时，两组模拟组件的活塞杆会带动转盘在与工作台面相平行的水平面内旋转，这与实际运行过程中风力发电机组叶片在液压变桨系统驱动下在竖直平面内旋转不一致，导致液压变桨系统的验证测试的准确度降低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种变桨装置的加载试验台及其加载试验系统，能够实现在竖直平面内模拟风力发电机组的叶片的变桨过程，提高风力发电机组液压变桨系统的验证测试的准确度。

本实用新型实施例提供了一种风力发电机组液压变桨系统的加载试验台，用于模拟液压变桨系统的在实际运行过程中的运行状态。该加载试验台包括支撑架、旋转件、变桨模拟组件和负载模拟组件。其中，支撑架上设置有旋转支点；旋转件的中部设置于旋转支点上，且可绕旋转支点在竖直平面内旋转，旋转件包括第一连接端和第二连接端；变桨模拟组件具有相对的两端，其中一端与旋转件的第一连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点一侧的第一固定点；负载模拟组件具有相对的两端，其中一端与旋转件的第二连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点另一侧的第二固定点。

在一些实施例中，支撑架包括中空的水平框架、两个支撑板和第一连接轴，两个支撑板在水平方向上位于水平框架的中间部位相对的两个边框上、在纵向上由水平框架向外同方向延伸形成，第一连接轴水平设置于两个支撑板之间，旋转支点位于第一连接轴上。

在一些实施例中，旋转件的中部具有第一贯穿孔，旋转件通过第一贯穿孔套设于第一连接轴上。

在一些实施例中，变桨模拟组件包括：至少一个带有第一活塞杆的变桨油缸、变桨液压泵、第一油箱和变桨比例阀组；第一活塞杆的伸出变桨油缸的一端与旋转件的第一连接端可活动连接，变桨油缸的背向第一活塞杆的一端连接于第一固定点；变桨比例阀组包括A、P、B和T四个开口，其中，变桨液压泵分别与变桨比例阀组的P口和第一油箱相连，变桨比例阀组的T口也与第一油箱相连，变桨比例阀组的A口与变桨油缸大腔端相连，变桨比例阀组的B口与变桨油缸小腔端相连。

在一些实施例中，旋转件的第一连接端形成有第二贯穿孔，第一活塞杆的伸出变桨油缸的一端设置有第一转轴，第一转轴插入第二贯穿孔设置。

在一些实施例中，第二贯穿孔为长条孔。

在一些实施例中，水平框架包括第一支撑端，第一支撑端设置有第一支座，第一支座上设置有第二连接轴，变桨油缸的背向第一活塞杆的一端与第二连接轴转动连接。

在一些实施例中，负载模拟组件包括：带有第二活塞杆的负载油缸、负载液压泵、第二油箱和负载比例阀组；第二活塞杆的伸出负载油缸的一端与旋转件的第二连接端可活动连接，负载油缸的背向第二活塞杆的一端连接于第二固定点；负载比例阀组包括A、P、B和T四个开口，其中，负载液压泵分别与负载比例阀组的P口和第二油箱相连，负载比例阀组的T口也与第二油箱相连，负载比例阀组的A口与负载油缸小腔端相连，负载比例阀组的B口与负载油缸大腔端相连。

在一些实施例中，旋转件的第二连接端形成有第三贯穿孔，第二活塞杆的伸出负载油缸的一端设置有第二转轴，第二转轴插入第三贯穿孔设置。

在一些实施例中，水平框架还包括第二支撑端，第二支撑端设置有第二支座，第二支座上设置有第三连接轴，负载油缸的背向第二活塞杆的一端与第三连接轴转动连接。

撑架，支撑架上设置有旋转支点；

旋转件，旋转件的中部设置于旋转支点上，且可绕旋转支点在竖直平面内旋转，旋转件包括第一连接端和第二连接端；

变桨模拟组件，具有相对的两端，其中一端与旋转件的第一连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点一侧的第一固定点；

负载模拟组件，具有相对的两端，其中一端与旋转件的第二连接端可活动连接，另一端连接于支撑架上的位于旋转支点另一侧的第二固定点。

如上所述，在本实用新型实施例中的液压变桨系统的加载试验台包括旋转件、变桨模拟组件和负载模拟组件。其中，旋转件置于旋转支点上，且可绕旋转支点在竖直平面内旋转。由于本实用新型实施例的加载试验台中，旋转件能够绕旋转支点在竖直平面内旋转，即变桨模拟组件和负载模拟组件能够驱动旋转件在竖直平面内旋转，这与风力发电机组液压变桨系统驱动叶片变桨的运行状态一致，从而可以提高液压变桨系统的验证测试的准确度。

另外，本实用新型实施例中的液压变桨系统的加载试验台可以是与实际的液压变桨系统具有一致的结构。也就是说，本实用新型实施例中的变桨模拟组件与实际的液压变桨系统包括相同的零部件，且二者的尺寸比例为1:1。因此，与现有技术中搭建简易试验台或者缩小版试验台相比，本实用新型实施例中的变桨试验台能够模拟实际的液压变桨系统的运行状态，从而能够提高对风力发电机组液压变桨系统的响应特性、变桨承载能力、安全保护机制等的验证测试的准确度。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的前视图；

图3为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的图3中A-A面的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的油路连接示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的液压变桨系统的模拟试验装置的结构示意图；

图7为本实用新型另一实施例提供的液压变桨系统的模拟试验装置的结构示意图。

附图标注说明：

100-支撑架；101-第一固定点；102-第二固定点；103-水平框架；

104-支撑板；105-第一连接轴；106-第一支撑端；107-第二支撑端；

200-旋转件；201-旋转支点；202-第一连接端；203-第二连接端；

204-长条孔；205-板件；300-变桨模拟组件；301-变桨油缸；

3011-变桨油缸大腔端；3012-变桨油缸小腔端；302-第一活塞杆；

303-变桨液压泵；304-第一油箱；305-变桨比例阀组；

400-负载模拟组件；401-负载油缸；4011-负载油缸大腔端；

4012-负载油缸小腔端；402-第二活塞杆；403-负载液压泵；

404-第二油箱；405-负载比例阀组；601-旋角测量器；602-控制器；

6021-变桨控制器；6022-负载控制器；603-变桨工况模拟器；

6031-仿真器；6032-风机控制器；6033-接口单元。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。

本实用新型实施例提供一种液压变桨系统的加载试验台和液压变桨系统的模拟试验装置，能够对风力发电机组液压变桨系统的运行状态进行模拟验证，以实现对变桨产品的设计评估、功能验证和安全测试。

请参阅图1，本实用新型实施例中的加载试验台包括支撑架100、旋转件200、变桨模拟组件300和负载模拟组件400。

其中，支撑架100上设置有旋转支点201。旋转件200的中部设置于旋转支点201上，且可绕旋转支点201在竖直平面内旋转，旋转件200包括第一连接端202和第二连接端203。

变桨模拟组件300具有相对的两端，其中一端与旋转件200的第一连接端202可活动连接，另一端连接于支撑架100上的位于旋转支点201一侧的第一固定点101。变桨模拟组件300在工作时能够根据预设的变桨需求数据，驱动旋转件200的第一连接端202，使旋转件200旋转，以模拟风力发电机组液压变桨系统运行中的运动状态。

需要说明的是，若加载试验台可以与用于模拟液压变桨系统工况的仿真器联合测试，则变桨模拟组件300还能够根据仿真器实时仿真得到的变桨需求数据，向旋转件200的第一连接端202施加相应的负载力矩，以模拟风力发电机组液压变桨系统运行中的运动状态。

在一示例中，可以在变桨模拟组件300的靠近旋转件200的一端设置转轴，在旋转件200的第一连接端202设置相应的长条孔204，将转轴插入长条孔204中，使得旋转件200相对于变桨模拟组件300即可以转动，同时还可以有移动余量，以防止旋转件200卡死。

负载模拟组件400具有相对的两端，其中一端与旋转件200的第二连接端203可活动连接，另一端连接于支撑架100上的位于旋转支点201另一侧的第二固定点102。负载模拟组件400在工作时能够根据预设的负载需求数据，向旋转件200的第二连接端203施加相应的负载力矩，以模拟风力发电机组液压变桨系统运行中的受载状态。

需要说明的是，若加载试验台可以与用于模拟液压变桨系统工况的仿真器联合测试，则负载模拟组件400还能够根据仿真器实时仿真得到的负载需求数据，向旋转件200的第二连接端203施加相应的负载力矩，以模拟风力发电机组液压变桨系统运行中的受载状态。

在另一示例中，可以在负载模拟组件400靠近旋转件200的一端也设置转轴，在旋转件200的第二连接端203设置相应的圆形孔，将转轴插入圆形孔中，使得旋转件200相对于负载模拟组件400可以转动。

在又一示例中，还也可以在旋转件200的第一连接端202设置圆形孔，在旋转件200的第二连接端203设置长条形孔，使得旋转件200相对于变桨模拟组件300可以转动，旋转件200相对于负载模拟组件400即可以转动，同时还可以有移动余量，以防止旋转件200卡死。

如上所述，由于本实用新型实施例的加载试验台中旋转件200能够绕旋转支点201在竖直平面内旋转，即变桨模拟组件300和负载模拟组件400能够驱动旋转件200在竖直平面内旋转，这与风力发电机组液压变桨系统驱动叶片变桨的实际运行状态一致，与现有技术中搭建水平设置的圆盘相比，可以提高液压变桨系统的验证测试的准确度。

需要说明的是，本实用新型实施例中的变桨模拟组件300可以具有与实际的液压变桨系统一致的结构。也就是说，本实用新型实施例中的变桨模拟组件300与实际的液压变桨系统可以包括相同的零部件，且二者的尺寸比例为1:1。如此设置，与现有技术中搭建简易试验台或者缩小版试验台相比，本实用新型实施例中的变桨试验台能够更准确地模拟实际的液压变桨系统的运行状态，从而能够提高对风力发电机组液压变桨系统的响应特性、变桨承载能力、安全保护机制等的验证测试的准确度。

可以理解地，当本实用新型实施例中的加载试验台的验证测试结果为成功时，可以将该加载试验台上的变桨模拟组件300直接安装到风力发电机组中。或者，也可以将风力发电机组中的液压变桨系统的零部件拆下，安装于本实用新型实施例的加载试验台上，以对液压变桨系统各部件的性能，液压变桨系统的整体性能，及液压变桨系统各部件之间的匹配性进行测试。

为便于本领域技术人员理解，下面对本实用新型实施例中的加载试验台的具体结构进行详细说明。

请一并参阅图2、图3、图4和图5。其中，图2为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的前视图，图3为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的俯视图，图4为图3中的A-A面的剖视图，图5为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的加载试验台的油路连接示意图。

其中，支撑架100包括中空的水平框架103、两个支撑板104和第一连接轴105，两个支撑板104在水平方向上位于水平框架103的中间部位相对的两个边框、在纵向上由水平框架103向外同方向延伸形成，第一连接轴105水平设置于两个支撑板104之间，旋转支点201位于第一连接轴105上。在本实用新型实施例中，采用水平框架103作为支撑本体，可以在保证加载试验台强度的前提下节约材料用量，水平框架103的中空区域还可以用于安装变桨模拟组件300和负载模拟组件400。

在一些实施例中，旋转件200的中部具有第一贯穿孔，旋转件200通过第一贯穿孔套设于第一连接轴105上。此外，还可以在第一贯穿孔内套设轴承，使旋转件200通过轴承与第一连接轴105转动连接。

其中，旋转件200可以由板件构成205。在一示例中，板件205的数量可以是一块，可以在板件205的中部设置一个贯穿孔，第一连接轴105从该贯穿孔中穿过设置，使旋转件200可以绕第一连接轴105旋转。在另一示例中，板件205的数量还可以是两块以上，两块以上板件205相对设置，每块板件205的中部均设置有贯穿孔，第一连接轴105从两块以上的板件205的贯穿孔中穿过设置，使旋转件200可以绕第一连接轴105旋转。

变桨模拟组件300包括至少一个带有第一活塞杆302的变桨油缸301、变桨液压泵303、第一油箱304和变桨比例阀组305。其中，第一活塞杆302的伸出变桨油缸301的一端与旋转件200的第一连接端202可活动连接。变桨油缸301的背向第一活塞杆302的一端连接于第一固定点101。变桨比例阀组305包括A、P、B和T四个开口，变桨液压泵303分别与变桨比例阀组305的P口和第一油箱304相连，变桨比例阀组305的T口也与第一油箱304相连，变桨比例阀组305的A口与变桨油缸大腔端3011相连，变桨比例阀组305的B口与变桨油缸小腔端3012相连。当变桨比例阀组305处于图5所示的位置时，变桨比例阀组的A、P、B和T口中均无液压油通过。

当变桨比例阀组305向左移动时，使T口和B口连通，P口与A口连通，变桨液压泵303中的高压油依次经过P口和A口后，进入变桨油缸大腔端3011，推动第一活塞杆302伸出，且使变桨油缸小腔端3012中的液压油依次经过B口和T口后回流到第一油箱304中。

当变桨比例阀组305向右移动时，使P口和B口连通，A口和T口连通，变桨液压泵303中的高压油依次经过P口和B口后，进入变桨油缸小腔端3012，推动第一活塞杆402缩回，且使变桨油缸大腔端3011中的液压油依次经过A口和T口后回流到第一油箱304中。

在一示例中，旋转件200的第一连接端202形成有第二贯穿孔，第一活塞杆302的伸出变桨油缸301的一端设置有第一转轴，第一转轴插入第二贯穿孔设置，使得旋转件200可相对于第一活塞杆302转动。

在一些实施例中，变桨模拟组件300中的变桨油缸301的数量可以为两个，为使旋转件200可相对于两个变桨油缸301的第一活塞杆302转动连接，可以使旋转件200的第一连接端202包括三块相对且平行设置的板件205，每块板件205上形成有一个上述第二贯穿孔，将每个第一活塞杆302的第一转轴插入相邻板件205上的第二贯穿孔设置，使得旋转件200可同时相对于两个变桨油缸301中的第一活塞杆302转动。

在一些实施例中，水平框架103还包括第一支撑端106，第一支撑端106设置有第一支座，第一支座上设置有第二连接轴，变桨油缸301的背向第一活塞杆302的一端与第二连接轴转动连接，使得变桨油缸301可相对于水平框架103在竖直平面内转动。

具有上述结构的变桨模拟组件300在工作时，变桨液压泵303可以根据启停控制信号启动或停机。变桨液压泵303开启时，可以将第一油箱304中的油输送至变桨油缸大腔端3011，以驱动第一活塞杆302向伸出变桨油缸301的方向移动，进而带动旋转件200旋转。变桨比例阀组305可以根据开合度控制信号分别控制流入变桨油缸大腔端3011的油的流量，或流出变桨油缸小腔端3012的油的流量，从而控制第一活塞杆302的移动速率。

在一些实施例中，变桨模拟组件300还包括设置于变桨比例阀组305的P口和第一油箱304之间的管路上的蓄能器(图中未示出)。蓄能器的作用类似储水池，内部预先充满了液压油，一旦蓄能器中的油压过低，液压泵会开启先给蓄能器充压。该蓄能器能够当变桨液压泵303或变桨比例阀组305控制失效时，驱动变桨油缸301中的第一活塞杆302伸出到指定位置，实现机组的安全保护。

负载模拟组件400包括带有第二活塞杆402的负载油缸401、负载液压泵403、第二油箱404和负载比例阀组405。其中，第二活塞杆402的伸出负载油缸401的一端与旋转件200的第二连接端203可活动连接，负载油缸401的背向第二活塞杆402的一端连接于第二固定点102。负载比例阀组405包括A、P、B和T四个开口，负载液压泵403分别与负载比例阀组405的P口和第二油箱404相连，负载比例阀组405的T口也与第二油箱404与相连，负载比例阀组405的A口与负载油缸小腔端4012相连，负载比例阀组405的B口与负载油缸大腔端4011相连。当负载比例阀组405处于图5所示的位置时，负载比例阀组的A、P、B和T口均无液压油通过。

当负载比例阀组405向左移动时，使T口和B口连通，P口与A口连通，负载液压泵403中的高压油依次经过P口和A口后，进入负载油缸小腔端4012，推动第二活塞杆402缩回，且使负载油缸大腔端4011中的液压油依次经过B口和T口后回流到第二油箱404中。

当负载比例阀组405向右移动时，使P口和B口连通，A口和T口连通，负载液压泵403中的高压油依次经过P口和B口后，进入负载油缸大腔端4011，推动第二活塞杆402伸出，且使负载油缸小腔端4012中的液压油依次经过A口和T口后回流到第二油箱404中。

在一示例中，旋转件200的第二连接端203形成有第三贯穿孔，第二活塞杆402的伸出负载油缸401的一端设置有第二转轴，第二转轴插入第三贯穿孔设置，使得旋转件200可相对于第二活塞杆402转动。

在一些实施例中，负载模拟组件400中的变桨油缸301的数量可以为一个，为使旋转件200可相对于负载油缸401的第二活塞杆402转动，可以使旋转件200的第二连接端203包括两块相对且平行设置的板件205，每块板件205上形成有一个上述第三贯穿孔，将第二活塞杆402的第二转轴插入两块板件205上的第三贯穿孔设置，使得旋转件200可相对于负载油缸401中的第二活塞杆402转动。

在一些实施例中，水平框架103还包括第二支撑端107，第二支撑端107设置有第二支座，第二支座上设置有第三连接轴，负载油缸401的背向第二活塞杆402的一端与第三连接轴转动连接，使得负载油缸401可相对于水平框架103在竖直平面内转动。

具有上述结构的负载模拟组件400在工作时，负载液压泵403可以根据启停控制信号启动或停机。负载液压泵403开启时，可以将第二油箱404中的油输送至负载油缸大腔端4011，以驱动第二活塞杆402向伸出变桨油缸301的方向移动，进而向旋转件200施加负载力矩。负载比例阀组405可以响应于变桨油缸301的第一活塞杆302的移动速率，调整流入负载油缸大腔端4011的油的流量，或流出负载油缸小腔端4012的油的流量，从而使得第二活塞杆402与第一活塞杆同步移动。

在一些实施例中，负载模拟组件400还包括设置于负载比例阀组405的P口和第二油箱404之间的管路上的蓄能器，该蓄能器能够稳定负载比例阀组405的P口的油压。

图6为本实用新型实施例提供的液压变桨系统的模拟试验装置的结构示意图。图6中的模拟试验装置包括加载试验台、旋角测量器601和控制器602。

其中，加载试验台的具体结构可以参阅图1-图5，加载试验台包括旋转件200、变桨模拟组件300和负载模拟组件400，旋转件200置于旋转支点201上，且可绕旋转支点201在竖直平面内旋转，旋转件200包括第一连接端202和第二连接端203，旋转件200的第一连接端202与变桨模拟组件300的一端可活动连接，旋转件200的第二连接端203与负载模拟组件400的一端可活动连接。

旋角测量器601安装于旋转件200上。旋角测量器601能够测量旋转件200的旋转角度。在一示例中，旋角测量器601可以是旋转编码器。

控制器602能够根据预设的变桨需求数据，控制变桨模拟组件300驱动旋转件200的第一连接端202，使旋转件200旋转，以模拟液压变桨系统在运行中的运动状态。

控制器602还能够根据预设的负载需求数据，控制负载模拟组件400向旋转件200的第二连接端203施加相应的负载力矩，以模拟液压变桨系统在运行中的受载状态。

控制器602还用于根据测量到的旋转件200的旋转角度，得到液压变桨系统的模拟试验结果。示例性地，若测量得到的旋转角度与预设的变桨需求数据一致，则可以说明液压变桨系统的模拟试验结果为测试成功；若测量得到的旋转角度与预设的变桨需求数据不一致，则可以说明液压变桨系统的模拟试验结果为测试失败。

如上所述，本实用新型实施例中的液压变桨系统的模拟试验装置中，加载试验台包括旋转件200、变桨模拟组件300和负载模拟组件400。其中，旋转件200置于旋转支点201上，且可绕旋转支点201在竖直平面内旋转。由于本实用新型实施例的加载试验台中，旋转件200能够绕旋转支点201在竖直平面内旋转，即变桨模拟组件300和负载模拟组件400能够驱动旋转件200在竖直平面内旋转，这与风力发电机组液压变桨系统实际驱动叶片变桨的运行状态一致，与现有技术中搭建水平设置的圆盘相比，可以提高液压变桨系统的验证测试的准确度。

图7为本实用新型另一实施例提供的液压变桨系统的模拟试验装置的结构示意图。结合图7对液压变桨系统的模拟试验装置的具有结构进行详细说明：

其中，控制器602可以是可编程逻辑控制器602(Programmable LogicController，PLC)，也可以是其他具有逻辑运算功能的部件。在一些实施例中，控制器602可以包括变桨控制器6021和负载控制器6022。变桨控制器6021和负载控制器6022的具体实现形式可以是变桨控制柜和负载控制柜，示例性地，变桨控制柜位于加载试验台的变桨模拟组件300的一侧，负载控制柜位于加载试验台的负载模拟组件400的一侧，当然，为减少占地空间，变桨控制柜和负载控制柜也可以集成为一个控制柜。

变桨控制器6021与变桨模拟组件300连接，变桨控制器6021可以根据预设的变桨需求数据或仿真得到的变桨需求数据，比如变桨需求角度，控制变桨油缸301中的油压，以使第一活塞杆302带动旋转件200的第一连接端202动作，使旋转件200旋转。变桨控制器6021可以根据预设的变桨需求数据或仿真得到的变桨需求数据，生成变桨控制指令。

其中，变桨控制指令可以包括启停控制指令，变桨液压泵303根据上述启停控制指令启动或停机，同时配合变桨比例阀组305控制变桨油缸大腔端3011和变桨油缸小腔端3012中的油压，驱动第一活塞杆302向伸出变桨油缸301的方向移动，进而带动旋转件200旋转。

变桨控制指令还可以包括开合度大小控制指令，变桨比例阀组305可以根据开合度大小控制指令分别控制流入变桨油缸大腔端3011的油的流量，或流出变桨油缸小腔端3022的油的流量，从而控制第一活塞杆302的移动速率。

变桨控制指令还可以包括开闭控制指令，变桨比例阀组305可以根据上述开闭控制指令，控制变桨比例阀组305当第一活塞杆302需要移动时打开，当第一活塞杆302移动到变桨需求数据对应的指定位置时关闭，从而使第一活塞杆302移动位置固定。

负载控制器6022与负载模拟组件400连接，用于根据预设的负载需求数据或仿真得到的负载需求数据，比如叶片受到的气动力矩和摩擦力矩，控制负载油缸401中的油压，以使第二活塞杆402向旋转件200的第二连接端203施加相应的负载力矩。

在一些实施例中，控制器还可以根据旋角测量器601实时反馈的角度数据和仿真得到的风速数据得到负载需求数据生成负载控制指令，以对负载模拟组件400施加到旋转件200上的力矩大小进行调整。

其中，负载控制指令可以包括启停控制指令。负载液压泵403根据上述启停控制指令启动或停机，同时配合负载比例阀组405控制负载油缸大腔端4011和负载油缸小腔端4012的油压，驱动第二活塞杆向旋转件200的第二连接端203施加相应的负载力矩。

由于变桨油缸301中的第一活塞杆302和负载油缸401中的第二活塞杆402通过转轴连接在一起，如果仅第一活塞杆302动作而第二活塞杆402不移动，会使得第一活塞杆302顶到第二活塞杆402，导致负载油缸401内油压剧烈变化。因此，为使负载油缸401中的油压处于指定要求范围内，当检测到负载油缸401中的油压发生变化时，可以控制负载比例阀组405打开，使负载油缸401中的第二活塞杆402与第一活塞杆302同步移动，当检测到负载油缸401中的油压停止变化时，可以控制负载比例阀组405关闭，对负载油缸401中的油压进行保压。

示例性地，负载控制指令的具体形式可以为正弦波、三角波，阶跃波等。

此外，需要说明的是，上文中提到的变桨控制指令和负载控制指令均为常规指令。

其中，变桨控制器6021可以与负载控制器6022通信连接。

在一示例中，变桨控制器6021可以监测变桨模拟组件300的运行状态，当变桨组件模拟组件运行出现异常，变桨模拟组件300停止运行时，变桨控制器6021可以将表示变桨模拟组件300停止运行的消息同步至负载控制器6022，控制负载模拟组件400也停止运行，即在变桨控制器6021和负载控制器6022之间建立安全链，从而避免对加载试验台造成损坏。

在另一示例中，变桨控制器6021还可以将变桨控制指令同步至负载控制器6022，使得负载模拟组件400的第一活塞杆302和负载模拟组件400的第二活塞杆402的移动速率保持同步，从而使得旋转件200能够稳定旋转。

如上所述，采用本实用新型实施例中的液压变桨系统的模拟试验装置，可以执行根据预设的变桨需求数据和负载需求数据生成的变桨控制指令和负载控制指令，使变桨模拟组件300按照变桨控制指令执行变桨动作，使负载模拟组件400按照负载控制指令执行负载加载动作，即基于本实用实施例中的模拟试验装置可以进行风力发电机组液压变桨系统的开环测试。

与现有技术中的风力发电机组液压变桨系统的开环测试相比，一方面，本实用新型实施例中的开环测试基于加载试验台，该加载试验台能够绕旋转支点201在竖直平面内旋转，即变桨模拟组件300和负载模拟组件400能够驱动旋转件200在竖直平面内旋转，这与风力发电机组液压变桨系统驱动叶片变桨的运行状态一致，从而可以提高液压变桨系统的测试的准确度。另一方面，本实用新型实施例中的变桨模拟组件300还可以是与实际的液压变桨系统具有一致的结构。因此，与现有技术中搭建简易试验台或者缩小版试验台相比，本实用新型实施例中的变桨试验台能够模拟实际的液压变桨系统的运行状态，从而能够提高对风力发电机组液压变桨系统的响应特性、变桨承载能力、安全保护机制等的验证测试的准确度。

在图7的示例中，模拟试验装置还包括变桨工况模拟器603，变桨工况模拟器603分别与变桨控制器6021和负载控制器6022连接。变桨工况模拟器603可以将模拟得到的与风力发电机组待测工况对应的变桨需求数据发送至变桨控制器6021，比如变桨需求角度数据。变桨工况模拟器603还能够将模拟得到的与风力发电机组待测工况对应的负载需求数据发送至负载控制器6022，比如叶片受到的气动力矩和摩擦力矩。

在一些实施例中，变桨工况模拟器603可以包括仿真器6031。仿真器6031的具体实现形式可以是上位机，可以利用仿真器6031模拟真实机组受到的待测工况，比如环境风速数据和/或环境温度数据，得到与待测工况对应的变桨需求数据和负载需求数据。

在一示例中，可以利用仿真器6031对风力发电机组进行结构建模，通过向风力发电机组模型中输入与待测工况对应的环境风速数据和/或加载试验台上的当前变桨位置，可以得到待测工况下的风力发电机组的转速数据或功率数据，再根据转速数据或功率数据进一步得到与下一时间段对应的变桨需求位置和负载力矩。

比如，设风速数据为15m/s，通常在该风速下可以获得的风力发电机组的转速为12r/min。为达到12r/min的转速，叶片变桨需求角度应为10°。

如上所述，采用本实用新型实施例中的技术方案可以通过仿真器6031模拟风力发电机组受到的外部工况，将变桨需求数据和负载需求数据分别发送至变桨控制器6021和负载控制器6022；并使变桨模拟组件300按照变桨控制器6021生成的变桨控制指令执行变桨动作，使负载模拟组件400按照负载控制器6022生成的负载控制指令执行负载加载动作，同时将旋转件200的实际旋转情况返回到控制器602中参与控制，可以实现对风力发电机组液压变桨系统的闭环测试，从而可以在出厂前对风力发电机组的液压变桨产品进行设计评估、功能验证和安全测试。

进一步地，如图7所示，变桨工况模拟器603还可以包括风机控制器6032。风机控制器6032分别与仿真器6031和变桨控制器6021连接。

其中，仿真器6031能够模拟得到与风力发电机组待测工况对应的运行工况数据。风机控制器6032能够根据运行工况数据得到变桨需求数据，并将变桨需求数据发送至变桨控制器6021。仿真器6031还与负载控制器6022连接，能够将模拟得到的与风力发电机组待测工况对应的负载需求数据发送至负载控制器6022。

如上所示，结合风机控制器6032对液压变桨系统进行模拟测试，因此，本实用新型实施例中的液压变桨系统的模拟试验装置，一方面可以在变桨产品出厂前完成对风机控制器6032和变桨控制器6021的匹配性进行验证；另一方面，可以测试液压变桨系统本身的系统特性和安全特性，一旦发现问题可及时整改，从而能够降低测试成本，缩短研发周期。

在一些实施例中，变桨工况模拟器603还包括接口单元6033。如图7所示，接口单元6033分别与风机控制器6032、仿真器6031和负载控制器6022连接。接口单元6033可以为风机控制器6032、仿真器6031和负载控制器6022之间的信息中转点。

在一示例中，接口单元6033可以用于预存储开环测试和闭环测试的测试方案。采用本发明实施例中的风力发电机组的模拟试验装置进行试验时，可以从接口单元6033中选择相应的测试方案。

在另一示例中，接口单元6033还可以承担与风机控制器6032、仿真器6031和负载控制器6022之间的接口数据的定义、交互和数据收集功能。示例性地，接口单元6033与仿真器6031之间的通信协议可以为Bladed内部协议。接口单元6033与风机控制器6032之间的协通信协议可以为ADS通信协议。接口单元6033与负载控制器6022之间的协议可以为UDP通信协议。

在一些实施例中，模拟试验装置还可以包括安装于旋转件200上的力矩传感器(图中未示出)。扭矩传感器与控制器602连接，扭矩传感器能够将测量得到的旋转件200受到的力矩发送至控制器602。由控制器602根据测量得到的旋转件200受到的力矩，确认负载模拟组件400是否向旋转件200准确地施加了与负载需求数据对应的力矩。

在一些实施例中，本实用新型的液压变桨系统的模拟试验装置还可以包括液压泵状态监测器(图中未示出)。液压泵状态监测器能够监测液压泵的工作状态是否正确，并将表示液压泵的工作状态是否正确信息发送至控制器602，以在液压泵出现故障时及时发现故障，避免对模拟试验装置造成损坏。

在一些实施例中，加载试验系统还可以包括蓄能器压力测量器(图中未示出)。蓄能器压力测量器能够测量蓄能器的压力状态，并将测量到的蓄能器的油压数据实时发送至控制器602，使得控制器602可以根据蓄能器的实时压力数据完成对应工况测试，比如低电压穿越工况。

为便于本领域技术人员理解，下面对本实用新型实施例中的液压变桨系统的模拟测试装置能够执行的开环测试和闭环测试的项目内容进行详细说明。

开环测试的项目内容包括：安全测试、通信测试、功能测试和系统特性测试。

其中，安全测试指的是对变桨控制器6021和负载控制器6022之间的安全链能否正常运行进行测试，以确保人员安全和机组安全，是其它测试项目能够开展的前提条件，因而该项测试要求放在第一项。其主要测试内容是在加载试验台运行过程中触发安全急停按钮，保证加载试验台上的变桨模拟组件300能变桨到保证机组安全的角度位置处。

通信测试指的是对液压变桨系统的模拟试验装置的各部件之间的通信链接进行检查。通信测试是加载试验台能够运行的首要条件。具体地，通信测试主要针对上文所述的仿真器6031、风机控制器6032、变桨控制器6021和负载控制器6022之间进行通信检查。

功能测试指的是测试变桨模拟组件300和负载模拟组件400是否能够正常使用。功能测试能够确认变桨模拟组件300是否正确地按照预设的变桨需求执行了变桨操作，确认负载模拟组件400是否正确地按照预设的负载需求数据执行的变桨操作，确认旋角测量器601的功能是否正常，及确认变桨模拟组件300和负载模拟组件400在运行过程中有无异响、有无异常振动。功能测试的主要测试内容是使变桨控制器6021和负载控制器6022同步给出变桨控制指令和负载控制指令，然后观察变桨模拟组件300和负载模拟组件400的执行情况。

系统特性测试指的是对液压变桨系统的总体设计性能进行检验和评估。系统特性测试的主要测试内容包括急停速率测试、执行精度测试、液压变桨系统响应测试、负载系统响应测试、变桨-力矩特性测试、稳态工况测试及极限工况测试。

闭环测试的项目内容包括：起停机测试、发电测试、极限能力测试、长时运行测试、故障逻辑测试和特殊测试。

其中，起停机和发电测试指的是模拟风力发电机组在起机、停机和发电工况过程中，在不同风载变化下，变桨模拟组件300能否根据经仿真器6031模拟的、与不同工况对应的控制指令正确地执行变桨动作，起停机的控制逻辑是否正常。起停机和发电测试的测试内容包含不同风况及不同轴承摩擦力系数设置下的起停机发电测试。

极限能力测试指的是模拟风力发电机组在极限工况，如极端湍流风或突遇阵风工况下需要快速变桨，以卸去风载时的一些极限变桨工况。

长时运行测试指的是模拟风力发电机组在大风工况长时间变桨情况时液压变桨系统的运行情况，可检验液压变桨系统的稳定性，观察液压变桨系统各部件温升等情况。

故障逻辑测试指的是验证液压变桨系统出现故障时，是否能够按照设计的停机等级、停机速率执行相应操作。故障逻辑测试是检验液压变桨系统故障逻辑和安全性的重要测试。

特殊测试指的是测试在正常发电工况下，外部风机运行工况突然改变时液压变桨系统的执行能力。特殊测试包括触发紧急停机指令的快速变桨、电网断电工况下的液压变桨系统运行情况以及低电压穿越中的液压变桨系统执行情况。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本实用新型实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本实用新型实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。

Claims (10)

1.一种风力发电机组液压变桨系统的加载试验台，用于模拟所述液压变桨系统的在实际运行过程中的运行状态，其特征在于，所述加载试验台包括：

支撑架(100)，所述支撑架(100)上设置有旋转支点(201)；

旋转件(200)，所述旋转件(200)的中部设置于所述旋转支点(201)上，且可绕所述旋转支点(201)在竖直平面内旋转，所述旋转件(200)包括第一连接端(202)和第二连接端(203)；

变桨模拟组件(300)，具有相对的两端，其中一端与所述旋转件(200)的第一连接端(202)可活动连接，另一端连接于所述支撑架(100)上的位于所述旋转支点(201)一侧的第一固定点(101)；

负载模拟组件(400)，具有相对的两端，其中一端与所述旋转件(200)的第二连接端(203)可活动连接，另一端连接于所述支撑架(100)上的位于所述旋转支点(201)另一侧的第二固定点(102)。

2.根据权利要求1所述的加载试验台，其特征在于，所述支撑架100包括中空的水平框架(103)、两个支撑板(104)和第一连接轴(105)，所述两个支撑板(104)在水平方向上位于所述水平框架(103)的中间部位相对的两个边框上、在纵向上由所述水平框架(103)向外同方向延伸形成，所述第一连接轴(105)水平设置于所述两个支撑板(104)之间，所述旋转支点(201)位于所述第一连接轴(105)上。

3.根据权利要求2所述的加载试验台，其特征在于，所述旋转件200的中部具有第一贯穿孔，所述旋转件(200)通过所述第一贯穿孔套设于所述第一连接轴(105)上。

4.根据权利要求2所述的加载试验台，其特征在于，所述变桨模拟组件(300)包括：至少一个带有第一活塞杆(302)的变桨油缸(301)、变桨液压泵(303)、第一油箱(304)和变桨比例阀组(305)；

所述第一活塞杆(302)的伸出所述变桨油缸(301)的一端与所述旋转件(200)的第一连接端(202)可活动连接，所述变桨油缸(301)的背向所述第一活塞杆(302)的一端连接于所述第一固定点(101)；

所述变桨比例阀组(305)包括A、P、B和T四个开口，其中，所述变桨液压泵(303)分别与所述变桨比例阀组(305)的P口和第一油箱(304)相连，所述变桨比例阀组(305)的T口也与所述第一油箱(304)相连，所述变桨比例阀组(305)的A口与变桨油缸大腔端(3011)相连，所述变桨比例阀组(305)的B口与变桨油缸小腔端(3012)相连。

5.根据权利要求4所述的加载试验台，其特征在于，所述旋转件(200)的第一连接端(202)形成有第二贯穿孔，所述第一活塞杆(302)的伸出所述变桨油缸(301)的一端设置有第一转轴，所述第一转轴插入所述第二贯穿孔设置。

6.根据权利要求5所述的加载试验台，其特征在于，所述第二贯穿孔为长条孔(204)。

7.根据权利要求4所述的加载试验台，其特征在于，所述水平框架(103)包括第一支撑端(106)，所述第一支撑端(106)设置有第一支座，所述第一支座上设置有第二连接轴，所述变桨油缸(301)的背向所述第一活塞杆(302)的一端与所述第二连接轴转动连接。

8.根据权利要求2所述的加载试验台，其特征在于，所述负载模拟组件(400)包括：带有第二活塞杆(402)的负载油缸(401)、负载液压泵(403)、第二油箱(404)和负载比例阀组(405)；

所述第二活塞杆(402)的伸出所述负载油缸(401)的一端与所述旋转件(200)的第二连接端(203)可活动连接，所述负载油缸(401)的背向所述第二活塞杆(402)的一端连接于所述第二固定点(102)；

所述负载比例阀组(405)包括A、P、B和T四个开口，其中，所述负载液压泵(403)分别与所述负载比例阀组(405)的P口和第二油箱(404)相连，所述负载比例阀组(405)的T口也与所述第二油箱(404)相连，所述负载比例阀组(405)的A口与负载油缸小腔端(4012)相连，所述负载比例阀组(405)的B口与负载油缸大腔端(4011)相连。

9.根据权利要求8所述的加载试验台，其特征在于，所述旋转件(200)的第二连接端(203)形成有第三贯穿孔，所述第二活塞杆(402)的伸出所述负载油缸(401)的一端设置有第二转轴，所述第二转轴插入所述第三贯穿孔设置。

10.根据权利要求8所述的加载试验台，其特征在于，所述水平框架(103)还包括第二支撑端(107)，所述第二支撑端(107)设置有第二支座，所述第二支座上设置有第三连接轴，所述负载油缸(401)的背向所述第二活塞杆(402)的一端与所述第三连接轴转动连接。