CN209513257U - 一种风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，包括主控制器、被测风电齿轮箱、输入端和输出端测功机，被测风电齿轮箱由两个低速轴相连接的风电齿轮箱组成，特征在于：输入端、输出端测功机的转轴分别与与测试输入、输出端相连接；输入端测功机向被测风电齿轮箱输入端施加模拟自然风的驱动速度，输出端测功机向被测试风电齿轮箱输出端施加模拟负载的转矩。本实用新型的测试系统，通过输入端、输出端测功机向被测试风电齿轮箱，施加模拟自然风的驱动速度和负载转矩，取代了之前的机械以及水力测功机加载测试模式，可以很好的模拟风电齿轮箱实际运行过程中受到自然风的冲击过程，从而有效的提高了风电齿轮箱测试的有效性和可靠性。

Description

一种风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，更具体的说，尤其涉及一种利用输入端、输出端测功机分别对自然风驱动速度和负载转矩进行模拟的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统。

背景技术

20世纪末以来，风力发电技术在世界各国得到了突飞猛进的发展，单机发电功率也已由千瓦级发展到兆瓦级，对其中关键的机械传动部件齿轮箱的稳定可靠运行提出了很高的要求，风电齿轮箱的出厂性能测试成为了必不可少的环节。

目前基于共直流母线的电封闭测试台，取代了之前的机械以及水力测功机加载测试模式，共直流母线电封闭测试台通过齿轮箱两端的测功机，分别模拟驱动速度和加载转矩对风电齿轮箱进行加载测试。

当前的测试主要是模拟静态加载测试，没有考虑风电齿轮箱在实际风力发电机组运行中会频繁受到各种类型风力的冲击。对齿轮箱的性能测试没有完全体现实际运行中会出现的工况。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统。

本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，包括主控制器、被测风电齿轮箱、输入端测功机和输出端测功机，被测风电齿轮箱由两个低速轴相连接的风电齿轮箱组成，两风电齿轮箱的高速轴分别形成测试输入端和测试输出端，输入端测功机、输出端测功机均为三相交流电机；其特征在于：输入端测功机的转轴与测试输入端相连接，输出端测功机的转轴与测试输出端相连接；主控制器经第一变频驱动系统对输入端测功机的运行状态进行控制，以控制输入端测功机向被测风电齿轮箱输入端施加模拟自然风的驱动速度；主控制器经第二变频驱动系统对输出端测功机的运行状态进行控制，以控制输出端测功机向被测试风电齿轮箱输出端施加模拟负载的转矩；

输入端测功机、输出端测功机上均设置有速度传感器和扭矩传感器，第一变频驱动系统与输入端测功机之间、第二变频驱动系统与输出端测功机之间均通过动力电缆、速度信号电缆和转矩信号电缆相连接。

本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，包括测试系统辅助设备和数据采集系统，测试系统辅助设备包括对被测风电齿轮箱润滑和冷却的润滑系统和冷却系统，数据采集系统与测试系统辅助设备和被测风电齿轮箱相连接。

本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，所述主控制器连接有输入输出采集模块，主控制器经工业以太网连接有上位机和操作面板，上位机连接有操作用显示器和数据记录显示器。

本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，所述第一变频驱动系统和第二变频驱动系统采用共直流母线结构，且共用同一个整流单元，通过直流母线来进行能量回馈，整流单元只需补偿机械以及电气损耗。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，两低速轴相连的风电齿轮箱形成被测风电齿轮箱，两测功机的输出轴连接于两风电齿轮箱的高速轴上，主控制器经第一、第二变频驱动系统分别对输入端、输出端测功机的运行状态进行控制，以向被测风电齿轮箱的测试输入端施加模拟外界自然风的驱动速度，向测试输出端施加模拟负载的转矩，取代了之前的机械以及水力测功机加载测试模式，可以很好的模拟风电齿轮箱实际运行过程中受到自然风的冲击过程，从而有效的提高了风电齿轮箱测试的有效性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统的原理图。

图中：1主控制器，2被测风电齿轮箱，3输入输出采集模块，4输入端测功机，5输出端测功机，6第一变频驱动系统，7第二变频驱动系统，8测控系统辅助设备，9数据采集系统；10操作面板，11上位机，12操作用显示器，13数据记录显示器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，给出了本实用新型的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统的原理图，其由主控制器1、被测风电齿轮箱2、输入端测功机4、输出端测功机5、第一变频驱动系统6、第二变频驱动系统7组成，主控制器1具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，被测风电齿轮箱2由两个低速轴相连接的风电齿轮箱2构成，两风电齿轮箱的高速轴分别形成测试输入端和测试输出端。这是由于风电齿轮箱2的低速轴与高速轴的传动比为90～120:1，直接驱动低速轴需要很大的转矩，现有的测功机无法直接驱使风电齿轮箱2的低速轴进行转动，故采用将两个风电齿轮箱的低速轴连接在一起，其两个高速轴作为测试输入端和测试输出端。

输入端测功机4的转轴与测试输入端相连接，输出端测功机5的转轴与测试输出端相连接，输入端测功机4和输出端测功机5均采用三相交流电机。主控制器1通过第一变频驱动系统6对输入端测功机4的运行状态进行控制，输入端测功机4上设置有速度传感器和扭矩传感器，第一变频驱动系统6经动力电缆与输入端测功机4的三相电源端相连接，以对输入端测功机4的转速进行控制，经速度信号电缆、转矩信号电缆与输入端测功机4的速度传感器和扭矩传感器相连接，以获取输入端测功机4的转速和转矩信号。这样，主控制器1通过第一变频驱动系统6对输入端测功机4的控制，可使输入端测功机4向被测风电齿轮箱2的测试输入端输入对外界自然风模拟的驱动速度。

输出端测功机5与输入端测功机4采用共直流母线的供电形式，主控制器1经第二变频驱动系统7对输出端测功机5的运行状态进行控制，输出端测功机5上也设置有速度传感器和扭矩传感器，第二变频驱动系统7也经动力电缆、速度信号电缆和转矩信号电缆与输出端测功机5相连接，以实现对输出端测功机5的转速控制，以及获取输出端测功机的速度和转矩信号。通过对输出端测功机5的转速控制，来模拟被测风电齿轮箱2输出端的负载转矩。所述第一变频驱动系统6和第二变频驱动系统7采用共直流母线结构，且共用同一个整流单元，通过直流母线来进行能量回馈，整流单元只需要补偿机械以及电气损耗即可，从而到达节能的目的。

这样，在主控制器1的控制作用下，经输入端测功机4向被测风电齿轮箱2中输入模拟外界自然风的驱动速度，通过输出端测功机5来模拟被测风电齿轮箱2输出端的负载转矩，即可实现对被测风电齿轮箱2的测试。

所示主控制器1连接有输入输出采集模块3，以实现数据的输入和输出。为了保证被测风电齿轮箱2的工作，还设置有测试系统辅助设备8，测试系统辅助设备8由润滑系统、冷却系统组成，以实现对被测风电齿轮箱2的润滑和冷却。在测试过程中，还需对被测风电齿轮箱2的其他信号进行采集，被测风电齿轮箱2还连接有数据采集系统9，数据采集系统经RS232或CAN总线与测试系统辅助设备8相通讯。

所示主控制器1经工业以太网连接有操作面板10和上位机11，数据采集系统9、第一变频驱动系统6和第二变频驱动系统7也经工业以太网与上位机11相通信，以便将相应的测试数据上传至上位机11，操作面板10上设置有相应的控制按键，上位机11还连接有操作显示器12和数据记录显示器。

Claims (4)

1.一种风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，包括主控制器（1）、被测风电齿轮箱（2）、输入端测功机（4）和输出端测功机（5），被测风电齿轮箱由两个低速轴相连接的风电齿轮箱组成，两风电齿轮箱的高速轴分别形成测试输入端和测试输出端，输入端测功机、输出端测功机均为三相交流电机；其特征在于：输入端测功机的转轴与测试输入端相连接，输出端测功机的转轴与测试输出端相连接；主控制器经第一变频驱动系统（6）对输入端测功机（4）的运行状态进行控制，以控制输入端测功机向被测风电齿轮箱输入端施加模拟自然风的驱动速度；主控制器经第二变频驱动系统（7）对输出端测功机（5）的运行状态进行控制，以控制输出端测功机向被测试风电齿轮箱输出端施加模拟负载的转矩；

输入端测功机、输出端测功机上均设置有速度传感器和扭矩传感器，第一变频驱动系统与输入端测功机之间、第二变频驱动系统与输出端测功机之间均通过动力电缆、速度信号电缆和转矩信号电缆相连接。

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，其特征在于：包括测试系统辅助设备（8）和数据采集系统（9），测试系统辅助设备包括对被测风电齿轮箱（2）润滑和冷却的润滑系统和冷却系统，数据采集系统与测试系统辅助设备和被测风电齿轮箱相连接。

3.根据权利要求1或2所述的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，其特征在于：所述主控制器（1）连接有输入输出采集模块（3），主控制器经工业以太网连接有上位机（11）和操作面板，上位机连接有操作用显示器（12）和数据记录显示器（13）。

4.根据权利要求1或2所述的风电齿轮箱风能惯量模拟测试系统，其特征在于：所述第一变频驱动系统（6）和第二变频驱动系统（7）采用共直流母线结构，且共用同一个整流单元，通过直流母线来进行能量回馈，整流单元只需补偿机械以及电气损耗。