CN208283071U - 变桨系统试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变桨系统试验装置，其用于测试变桨电机，所述变桨系统试验装置包括：一负载机构，所述负载机构连接至所述变桨电机的转轴并用于向所述变桨电机的转轴施加阻力；一测速机构，所述测速机构用于检测所述变桨电机的转轴的转速。该变桨系统试验装置通过将负载机构连接至变桨电机的转轴，模拟变桨电机在正常使用时受到的来自风电叶片及气流的外部阻力，通过测速机构检测变桨电机在负载情况下的转速，测试该变桨电机能否以给定速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，实现对变桨电机的变桨性能的测试。通过该变桨系统试验装置，使变桨电机无需安装在风电叶片上就可进行变桨性能测试，大大降低了调试变桨电机的经济成本和时间成本。

Description

变桨系统试验装置

技术领域

本实用新型涉及风电领域，特别涉及一种变桨系统试验装置。

背景技术

在风电领域中，风电叶片的变桨系统为大型风力发电机组控制系统中的核心部件之一。该变桨系统通过电机控制器驱动变桨电机以及减速齿轮组调节风电叶片的节距角，改变气流对风电叶片的攻角，进而控制整个风力发电机捕获的气动转矩和气动功率。其中，变桨系统需要在克服风电叶片及气流等外部阻力的情况下，以给定的速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，由此可见，该变桨系统的运行稳定性，会对整个风电机组能够安全、稳定、高效的运行起到十分重要的作用。

现有技术中，通常要在变桨系统的变桨电机安装在风电叶片上之后，再在现场对变桨电机的变桨性能进行测试，但由于现场调试的环境恶劣，导致调试成本巨大并且费时费力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中对变桨电机的调试需要在现场进行，由于现场调试的环境恶劣而导致调试成本巨大并且费时费力的缺陷，提供一种变桨系统试验装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种变桨系统试验装置，其用于测试变桨电机，所述变桨系统试验装置包括：

一负载机构，所述负载机构用于连接至所述变桨电机的转轴并向所述变桨电机的转轴施加阻力；

一测速机构，所述测速机构用于检测所述变桨电机的转轴的转速。

该变桨系统试验装置通过将负载机构连接至变桨电机的转轴，模拟变桨电机在正常使用时会受到的来自风电叶片及气流的外部阻力，通过测速机构检测变桨电机在负载情况下的转速，测试该变桨电机能够在负载的情况下以给定的速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，从而实现对变桨电机的变桨性能的测试。

较佳地，所述变桨系统试验装置还包括：

一减速机构；

一转盘，所述转盘通过所述减速机构连接至所述变桨电机的转轴，所述减速机构用于在所述变桨电机的转轴带动所述转盘转动时降低所述转盘的转速。

该结构通过将减速机构降低变桨电机的转轴的转速，并驱动转盘旋转，使变桨电机在测试过程中的转速能够在减速之后通过转盘的角度偏转直接体现，从而便于测试人员在测试过程中直观地观察该变桨电机的变桨情况。

较佳地，所述转盘上设有指示标志，所述指示标志用于指示出所述转盘的旋转角度。

通过在转盘上设置指示标志，使测试人员在使用该变桨系统试验装置时，不仅能够通过观察转盘了解变桨电机的变桨情况，还能够通过指示标志直接读出该转盘的旋转角度。

较佳地，所述指示标志为若干指示点，若干所述指示点圆周均布于所述转盘的侧面。

在对变桨电机的变桨性能进行测试时，测试人员通过记录该转盘在规定时间内转过的指示点的数量，可方便地推算出该转盘的实际旋转角度。

较佳地，所述变桨系统试验装置还包括传动机构，所述传动机构具有输入端和输出端，所述输入端用于连接至所述变桨电机的转轴，所述输出端连接至所述减速机构。

该传动机构用于连接变桨电机和减速机构，使变桨电机的转轴的旋转能够传递到减速机构上。

较佳地，所述传动机构为皮带传动机构。

皮带传动机构可通过调整输入端和输出端之间的相对距离来改变皮带的松紧程度，使皮带始终处在绷紧的状态而避免出现传动误差。

较佳地，所述变桨系统试验装置还包括扭矩传感器，所述变桨系统试验装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器连接至所述输入端并用于检测所述变桨电机的输出扭矩。

通过检测该变桨电机的输出扭矩情况可以判断负载机构所施加的负载是否与模拟来自风电叶片及气流的外部阻力相同，从而进一步提高变桨系统试验装置的测试精度。

较佳地，所述输入端贯穿于所述传动机构的本体且所述输入端的两侧分别向外延伸，所述输入端的一侧用于连接至所述变桨电机的转轴，所述输入端的另一侧连接至所述负载机构。

通过将变桨电机和负载机构分别设置在该传动机构的输入端的两侧，相比变桨电机和负载机构均设置在传动机构同侧的情况，这种设置方式能够有效平衡该传动机构两侧所受重量和扭矩，提升传动机构的使用耐久。

较佳地，所述减速机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮连接至所述输出端并啮合于所述从动齿轮，所述主动齿轮的齿数比所述从动齿轮的齿数少，所述转盘固定于所述从动齿轮的一侧表面。

该减速机构采用的是齿轮传动的方式来降低转盘的转速，并且通过将转盘固定在从动齿轮上，进一步地降低了该变桨系统试验装置的结构复杂程度，使该变桨系统试验装置便于维护。

较佳地，所述变桨系统试验装置还包括传动齿轮，所述测速机构轴连接于所述传动齿轮，所述传动齿轮啮合于所述从动齿轮且所述传动齿轮和主动齿轮对称设置在所述从动齿轮的左右两侧。

通过对称设置的方式，抵消该齿数较多且体积较大的从动齿轮在使用中受到的作用力，使该从动齿轮的旋转更加稳定。

较佳地，所述传动齿轮的齿数与所述主动齿轮的齿数相同。

该变桨系统试验装置使用过程中，传动齿轮与主动齿轮的转速可保持一致，使测速机构能够直接获取变桨电机的转轴的转速而无需进行等比例的数值转换。

较佳地，所述负载机构为一负载电机，所述负载电机的转轴用于连接至所述变桨电机的转轴。

通过控制负载电机的输入功率，可以改变负载电机施加在变桨电机上的阻力，从而能够在对变桨电机施加不同负载时，测试该变桨电机的变桨性能，使该变桨系统试验装置对变桨电机的性能测试更加全面。

较佳地，所述测速机构为一编码器。

通过编码器获取该变桨电机的转轴在变桨测试过程中的旋转圈数，可判断该变桨电机能否在某一负载的情况下将风电叶片的节距角调整至正确的角度。

本实用新型的积极进步效果在于：

该变桨系统试验装置通过将负载机构连接至变桨电机的转轴，模拟变桨电机在正常使用时会受到的来自风电叶片及气流的外部阻力，通过测速机构检测变桨电机在负载情况下的转速，测试该变桨电机能否以给定的速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，实现对变桨电机的变桨性能的测试。通过该变桨系统试验装置，使变桨电机无需安装在风电叶片上就可进行变桨性能测试，大大降低了调试变桨电机的经济成本和时间成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的变桨系统试验装置的结构示意图1。

图2为本实用新型一实施例的变桨系统试验装置的结构示意图2，其中，变桨电机、负载机构和扭矩传感器被隐藏。

附图标记说明：

变桨系统试验装置1

变桨电机11，电机法兰111

负载机构12

测速机构13

减速机构14，主动齿轮141，从动齿轮142

转盘15，指示点151

传动机构16，输入端161，输出端162，皮带163

扭矩传感器17

传动齿轮18

装置框架19

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种变桨系统试验装置1，其用于测试变桨电机11，其包括有负载机构12以及测速机构13。其中，负载机构12连接至变桨电机11的转轴以用于向其施加阻力，而测速机构13则用于检测该变桨电机11的转轴转速。该变桨系统试验装置1通过将负载机构12连接至变桨电机11的转轴，模拟变桨电机11在正常使用时会受到的来自风电叶片及气流的外部阻力，通过测速机构13检测变桨电机11在负载情况下的转速，测试该变桨电机11能够在负载的情况下以给定的速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，从而实现对变桨电机11的变桨性能的测试。通过变桨系统试验装置1，使变桨电机11无需安装在风电叶片上就可进行变桨性能测试，大大降低了调试变桨电机11的经济成本和时间成本。

在本实施例中，该负载机构12为一负载电机，该负载电机的转轴连接在变桨电机11的转轴上。通过控制负载电机的输入功率，可以改变负载电机施加在变桨电机11上的阻力，快速、准确地对变桨电机11施加不同负载，还可通过控制负载电机的输出，模拟变载荷、阶跃载荷等多种负载情况，使该变桨系统试验装置1对变桨电机11的测试更加全面。而该测速机构13可以为一冗余编码器，也可以为变桨电机中内置的电机编码器，通过编码器获取该变桨电机11的转轴在变桨测试过程中的旋转圈数，判断该变桨电机11能否在某一负载的情况下将风电叶片的节距角调整至正确的角度。

该变桨系统试验装置1还包括有减速机构14以及转盘15。其中，该转盘15通过减速机构14连接至变桨电机11的转轴，该减速机构14用于在变桨电机11通过其转轴带动转盘15旋转时，降低该转盘15的转速。该结构通过将减速机构14降低变桨电机11的转轴的转速，并驱动转盘15旋转，使变桨电机11在测试过程中的转速能够在减速之后通过转盘15的角度偏转直接体现，从而便于测试人员在测试过程中直观地观察该变桨电机11的变桨情况。

该转盘15上还设有指示标志，该指示标志用于指示出转盘15所旋转的角度。通过在转盘15上设置指示标志，使测试人员在使用该变桨系统试验装置1时，不仅能够通过观察转盘15了解变桨电机11的变桨情况，还能够通过指示标志直接读出该转盘15的旋转角度。其中，该指示标志可以为若干的指示点151，这些指示点151圆周均布在转盘15的侧面上，在对变桨电机11的变桨性能进行测试时，测试人员通过记录该转盘15在规定时间内转过的指示点151的数量，计算出该转盘15的实际旋转角度。在本实施例中，该指示标志为二十四个指示点151，即相邻两个指示点151之间的角度关系为15°。

本实用新型的变桨系统试验装置，除了将变桨电机11的转轴的旋转情况通过转盘15直接显示以外，也可以通过将其转轴连接至其他现有技术中所使用的，可以将旋转角度直接显示的机构上，从而实现本实用新型中便于测试人员在测试过程中直观了解变桨电机11的变桨情况的目的。

所述变桨系统试验装置1还包括有传动机构16，该传动机构16具有输入端161和输出端162。其中，输入端161连接至变桨电机11的转轴，而输出端162则连接至减速机构14。该传动机构16通过连接变桨电机11和减速机构14，使变桨电机11的转轴的旋转能够传递到减速机构14上。

优选地，在本实施例中，该传动机构16的传动方式采用的是皮带163传动，皮带163传动的方式可通过调整输入端161和输出端162之间的相对距离来改变皮带163的松紧程度，使皮带163始终处在绷紧的状态而避免出现传动误差。相比其他的传动方式，皮带163传动便于调整和维护，非常适合在该变桨系统试验装置1上使用。

该变桨系统试验装置1还包括有扭矩传感器17，该扭矩传感器17连接至传动机构16的输入端161。该扭矩传感器17用检测变桨电机11的输出扭矩，即检测该变桨电机11在克服负载机构12施加的负载之后，其转轴上的扭矩情况。通过检测该扭矩情况可以判断负载机构12所施加的负载是否与模拟来自风电叶片及气流的外部阻力相同，从而进一步提高变桨系统试验装置1的测试精度。

此外，在本实施例中，传动机构16的输入端161贯穿于该传动机构16的本体，且该输入端161的两侧分别向外延伸，变桨电机11的转轴连接在该输入端161的一侧，而负载机构12则连接在该输入端161的另一侧。通过将变桨电机11和负载机构12分别设置在该传动机构16的输入端161的两侧，相比变桨电机11和负载机构12均设置在传动机构16同侧的情况，这种设置方式能够有效平衡该传动机构16两侧所受重量和扭矩，提升传动机构16的使用耐久。

该变桨系统试验装置1的减速机构14则包括有主动齿轮141和从动齿轮142。主动齿轮141连接至传动机构16的输出端162，并且与从动齿轮142相啮合。在这其中，主动齿轮141的齿数比所述从动齿轮142的齿数少，而转盘15则设置在该从动齿轮142上，从而与该从动齿轮142同步转动。该减速机构14采用的是齿轮传动的方式来降低转盘15的转速，并且通过将转盘15固定在从动齿轮142上，进一步地降低了该变桨系统试验装置1的结构复杂程度，使该变桨系统试验装置1便于维护。

优选地，该减速机构14的减速比可以和与变桨电机11在实际使用时连接于风电叶片的减速齿轮的齿轮比相同，从而使该转盘15的角度偏转与实际使用时的风电叶片的角度偏转完全一致，进而便于测试人员直接观察该变桨电机11的变桨性能是否符合要求。

此外，该变桨系统试验装置1还包括有传动齿轮18，该传动齿轮18轴连接至测速机构13并且啮合在从动齿轮142上，从而通过传动机构16、主动齿轮141、从动齿轮142和传动齿轮18，最终将变桨电机11的转轴的旋转传递至测速机构13上，该传动齿轮18与主动齿轮141分别对称设置在从动齿轮142的左右两侧，通过对称设置的方式，抵消该齿数较多且体积较大的从动齿轮142在使用中受到的作用力，使该从动齿轮142的旋转更加稳定。优选地，该传动齿轮18的齿数与主动齿轮141的齿数相同，从而在该变桨系统试验装置1使用过程中，传动齿轮18与主动齿轮141以及传动机构16的输入端161的转速保持一致，即该测速机构13能够直接获取变桨电机11的转轴的转速而无需进行等比例的数值转换。

在本实施例中，测速机构13是通过轴连接在传动齿轮18上并经由减速机构14和传动机构16来获取变桨电机11的转轴转速的。然而，本领域的技术人员应当理解，上述的测速机构13的位置设置仅为举例说明，该测速机构13还可通过直接与变桨电机11的转轴连接或者是通过设置在该变桨系统试验装置1的其他位置来获取变桨电机11的转轴转速。在本实施例中，变桨系统试验装置1还包括有装置框架19，该装置框架19用于固定变桨电机11、负载机构12、测速机构13、减速机构14以及传动机构16，提升该变桨系统试验装置1的结构强度。此外，该变桨电机11的电机法兰111是通过螺栓(图中未示出)连接固定在装置框架19上，通过拆除螺栓(图中未示出)，可将变桨电机11从装置框架19上拆下，便于在完成测试之后更换变桨电机11。

该变桨系统试验装置通过将负载机构连接至变桨电机的转轴，模拟变桨电机在正常使用时会受到的来自风电叶片及气流的外部阻力，通过测速机构检测变桨电机在负载情况下的转速，测试该变桨电机能否在负载的情况下以给定的速度将风电叶片的节距角调整至某一角度，实现对变桨电机的变桨性能的测试。通过该变桨系统试验装置，使变桨电机无需安装在风电叶片上就可进行变桨性能测试，大大降低了调试变桨电机的经济成本和时间成本。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种变桨系统试验装置，其用于测试变桨电机，其特征在于，所述变桨系统试验装置包括：

一负载机构，所述负载机构用于连接至所述变桨电机的转轴并向所述变桨电机的转轴施加阻力，所述负载机构为一负载电机，所述负载电机的转轴用于连接至所述变桨电机的转轴；

一测速机构，所述测速机构用于检测所述变桨电机的转轴的转速。

2.如权利要求1所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述变桨系统试验装置还包括：

一减速机构；

一转盘，所述转盘通过所述减速机构连接至所述变桨电机的转轴，所述减速机构用于在所述变桨电机的转轴带动所述转盘转动时降低所述转盘的转速。

3.如权利要求2所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述转盘上设有指示标志，所述指示标志用于指示出所述转盘的旋转角度。

4.如权利要求3所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述指示标志为若干指示点，若干所述指示点圆周均布于所述转盘的侧面。

5.如权利要求2所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述变桨系统试验装置还包括传动机构，所述传动机构具有输入端和输出端，所述输入端用于连接至所述变桨电机的转轴，所述输出端连接至所述减速机构。

6.如权利要求5所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述传动机构为皮带传动机构。

7.如权利要求5所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述变桨系统试验装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器连接至所述输入端并用于检测所述变桨电机的输出扭矩。

8.如权利要求7所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述输入端贯穿于所述传动机构的本体且所述输入端的两侧分别向外延伸，所述输入端的一侧用于连接至所述变桨电机的转轴，所述输入端的另一侧连接至所述负载机构。

9.如权利要求5所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述减速机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮连接至所述输出端并啮合于所述从动齿轮，所述主动齿轮的齿数比所述从动齿轮的齿数少，所述转盘固定于所述从动齿轮的一侧表面。

10.如权利要求9所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述变桨系统试验装置还包括传动齿轮，所述测速机构轴连接于所述传动齿轮，所述传动齿轮啮合于所述从动齿轮且所述传动齿轮和主动齿轮对称设置在所述从动齿轮的左右两侧。

11.如权利要求10所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述传动齿轮的齿数与所述主动齿轮的齿数相同。

12.如权利要求1-11任一项所述的变桨系统试验装置，其特征在于，所述测速机构为一编码器。