CN212228366U - 一种风电机组载荷测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电机组载荷测试装置；包括控制设备、不间断电源、三组第一应变计、三组第二应变计和三组第三应变计，所述控制设备和不间断电源安装在轮毂上，每组所述第一应变计分别安装在叶片外侧壁底部、叶片外侧壁中部和叶片外侧壁顶部，每组所述第二应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，每组所述第三应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部。本实用新型通过设置第一应变计、第二应变计和第三应变计，能够实时监测叶片载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导检测人员进行叶片的更换和维修，避免特大故障的发生。

Description

一种风电机组载荷测试装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电机组载荷测试装置。

背景技术

风力发电作为可再生能源开发中技术最成熟的、最具有规模开发和商业化发展前景的发电方式之一，由于其在降低环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和应用。近年来我国风力发电发展势头迅猛，风电装机每年翻番，风电机组自身的结构安全，即安全性能指标逐渐成为风电机组制造商、业主及投资商关注的焦点。

在开展风电机组型式试验载荷测量项目时，通常需要测量风电机组停机、正常运行以及典型事件发生时等多种工况下叶片的载荷。现有的叶片载荷测量装置至少存在如下问题：

1、载荷量测试的叶片位于高空，检测人员作业风险很大；

2、由于检测不及时，不能及时发现叶片局部组件出现的问题，不能及时进行更换和维修，从而会影响整个叶片的使用寿命；

3、只对叶片根部的载荷进行测量，但是随着风电机组容量的不断增大，叶片越来越长，为了获得更准确的叶片载荷信息，需要同时测量叶片长度方向多个截面处的载荷。

为此，提出一种风电机组载荷测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风电机组载荷测试装置，以解决上述技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种风电机组载荷测试装置，包括叶片、轮毂、控制设备、不间断电源、三组第一应变计、三组第二应变计和三组第三应变计，所述叶片根部安装在轮毂上，所述控制设备和不间断电源安装在轮毂上，每组所述第一应变计分别安装在叶片外侧壁底部、叶片外侧壁中部和叶片外侧壁顶部，所述第一应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的弯矩应变，每组所述第二应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，所述第二应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的拉伸应变，每组所述第三应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，所述第三应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的圆轴扭矩应变，位于所述叶片外侧壁底部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁底部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁底部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片外侧壁中部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁中部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁中部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片外侧壁顶部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁顶部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁顶部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，所述不间断电源与控制设备连接，所述不间断电源用于为控制设备供电，每组所述第一应变计、第二应变计和第三应变计的信号输出端均与控制设备连接。

具体的，每组所述第一应变计包括3个具有温度自补偿功能的应变片，每个所述应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片外侧壁上。

具体的，所述3个具有温度自补偿功能的应变片组成全桥测量电路。

具体的，每组所述第二应变计包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为60°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为120°。

具体的，所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路。

具体的，每组每组所述第三应变计包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为45°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为135°。

具体的，所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路全桥测量电路。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过设置三组第一应变计、三组第二应变计和三组第三应变计，一方面能够实时监测叶片载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导检测人员进行叶片的更换和维修，避免特大故障的发生，避免了检测人员的高空作业风险，也减少了检测人员的工作组量；另一方面能够对沿叶片长度方向上的底部、中部和顶部三处截面载荷进行同时测量，可以获得更准确的叶片载荷信息。

附图说明

图1为本实用新型实施例第一应变计在叶片上安装的示意图；

图2为本实用新型实施例第二应变计和第三应变计在叶片中部安装的示意图；

图3为本实用新型实施例控制设备在轮毂上安装的示意图。

附图标记：叶片1、第一应变计2、第二应变计3、第三应变计4、不间断电源5、控制设备6、轮毂7。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考附图1-3，一种风电机组载荷测试装置，包括叶片1、轮毂7、控制设备6、不间断电源5、三组第一应变计2、三组第二应变计3和三组第三应变计4，所述叶片1根部安装在轮毂7上，所述控制设备6和不间断电源5安装在轮毂7上，每组所述第一应变计2分别安装在叶片1外侧壁底部、叶片1外侧壁中部和叶片1外侧壁顶部，所述第一应变计2用于检测叶片1底部、中部和顶部的弯矩应变，每组所述第二应变计3分别安装在叶片1内侧壁底部、叶片1内侧壁中部和叶片1内侧壁顶部，所述第二应变计3用于检测叶片1底部、中部和顶部的拉伸应变，每组所述第三应变计4分别安装在叶片1内侧壁底部、叶片1内侧壁中部和叶片1内侧壁顶部，所述第三应变计4用于检测叶片1底部、中部和顶部的圆轴扭矩应变，位于所述叶片1外侧壁底部的第一应变计2、位于所述叶片1内侧壁底部的第二应变计3以及位于所述叶片1内侧壁底部的第三应变计4均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片1外侧壁中部的第一应变计2、位于所述叶片1内侧壁中部的第二应变计3以及位于所述叶片1内侧壁中部的第三应变计4均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片1外侧壁顶部的第一应变计2、位于所述叶片1内侧壁顶部的第二应变计3以及位于所述叶片1内侧壁顶部的第三应变计4均位于同一个径向测试截面，所述不间断电源5与控制设备6连接，所述不间断电源5用于为控制设备6供电，每组所述第一应变计2、第二应变计3和第三应变计4的信号输出端均与控制设备6连接；本实用新型通过设置三组第一应变计2、三组第二应变计3和三组第三应变计4，一方面能够实时监测叶片1载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导检测人员进行叶片1的更换和维修，避免特大故障的发生，避免了检测人员的高空作业风险，也减少了检测人员的工作组量；另一方面能够对沿叶片1长度方向上的底部、中部和顶部三处截面载荷进行同时测量，可以获得更准确的叶片1载荷信息。

具体的，本实用新型涉及的不间断电源5与外部电源连接后输出到控制设备6中，为控制设备6供电。

具体的，每组所述第一应变计2包括3个具有温度自补偿功能的应变片，每个所述应变片沿着叶片1径向轴线方向均匀粘贴在叶片1外侧壁上，所述3个具有温度自补偿功能的应变片组成全桥测量电路。

具体的，本实用新型涉及的第一应变计2组成全桥进行测量，当叶片1发生弯矩应变时，应变片阻值发生变化导致桥路不平衡从而输出微电压信号，应变片在受到应力变化时，应变片的电阻值发生变化，输出的信号是电阻值变化信号；因采用温度自补偿功能的应变片接成全桥，无需考虑温度效应的影响。

具体的，每组所述第二应变计3包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片1径向轴线方向均匀粘贴在叶片1内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为60°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为120°；所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路。

具体的，本实用新型涉及的第二应变计3组成半桥进行测量，能够消除温度效应的影响，通过XY型应变片，能够测量出拉伸应变或者压缩应变，设置XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为60°、XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为120°与叶片1径向轴线方向靠近或者重合的机会很大，感受的应变数值较大，因此能够较好地减少测量误差。

具体的，每组所述第三应变计4包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片1径向轴线方向均匀粘贴在叶片1内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为45°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为135°。

具体的，所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路全桥测量电路。

具体的的，本实用新型涉及的第三应变计4组成全桥进行测量，设置XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为45°以及XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片1径向轴线方向的夹角为135°成垂直设置，且相邻的应变片电阻大小相等，符号一直变化，能够使电桥输出加倍，使电桥的灵敏度提高为原来的两倍。

进一步的，本实用新型涉及的第一应变计2、第二应变计3和第三应变计4的电桥电路均为现有技术。

进一步的，本实用新型涉及的控制设备6中设有控制电路板，控制电路板可对整体应变片进行控制，使整体应变片各部件之间更协调的工作，控制电路板内部还设有连接到控制电路板的数据采集模块和存储器；其中存储器芯片型号MX29LV640ETTI-70G，能够对数据采集模块采集的数据进行存储，供处理与分析用；其中数据采集模块采用PXI总线进行数据采集，利用NI的PXI-6070E数据采集卡，PXI-6070E为多功能数据采集卡(DAQ)，16路单端/8路差分模拟输入、12位精度，1.25MS/s进行数据采集。

进一步的，本实用新型涉及的同一个径向测试截面上的第二应变计3和第三应变计4依次交错设置。

本实用新型的工作流程：本实用新型提供的风电机组叶片1载荷测量装置，采用不间断电源5给控制设备6供电，确保测量装置在外部供电电源出现故障时仍能较长时间正常工作，减小了外部供电电源对控制设备6的影响；通过在叶片1的底部、中部和顶部分别设置第一应变计2、第二应变计3和第三应变计4，能够同时对沿叶片1长度方向三处截面的弯矩应变、拉伸应变和扭矩应变进行测量，可以获得更准确的叶片1载荷信息。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，包括叶片、轮毂、控制设备、不间断电源、三组第一应变计、三组第二应变计和三组第三应变计，所述叶片根部安装在轮毂上，所述控制设备和不间断电源安装在轮毂上，每组所述第一应变计分别安装在叶片外侧壁底部、叶片外侧壁中部和叶片外侧壁顶部，所述第一应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的弯矩应变，每组所述第二应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，所述第二应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的拉伸应变，每组所述第三应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，所述第三应变计用于检测叶片底部、中部和顶部的圆轴扭矩应变，位于所述叶片外侧壁底部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁底部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁底部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片外侧壁中部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁中部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁中部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，位于所述叶片外侧壁顶部的第一应变计、位于所述叶片内侧壁顶部的第二应变计以及位于所述叶片内侧壁顶部的第三应变计均位于同一个径向测试截面，所述不间断电源与控制设备连接，所述不间断电源用于为控制设备供电，每组所述第一应变计、第二应变计和第三应变计的信号输出端均与控制设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，每组所述第一应变计包括3个具有温度自补偿功能的应变片，每个所述应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，所述3个具有温度自补偿功能的应变片组成全桥测量电路。

4.根据权利要求1所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，每组所述第二应变计包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为60°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为120°。

5.根据权利要求4所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路。

6.根据权利要求1所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，每组每组所述第三应变计包括2个具有温度自补偿功能的XY型应变片，每个所述XY型应变片沿着叶片径向轴线方向均匀粘贴在叶片内侧壁上，所述XY型应变片中沿X方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为45°，所述XY型应变片中沿Y方向的应变片与叶片径向轴线方向的夹角为135°。

7.根据权利要求6所述的一种风电机组载荷测试装置，其特征在于，所述2个具有温度自补偿功能的XY型应变片组成半桥测量电路全桥测量电路。

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