CN213600212U - 一种风力机叶片振动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种风力机叶片振动测试装置，涉及机械振动与诊断技术领域，叶片具有叶片主体和叶根；所述风力机叶片振动测试装置包括：用于采集叶片图像的图像采集装置、与图像采集装置连接的终端设备、用于安装叶片的安装结构、驱动组件；所述安装结构与叶根可拆卸连接，且所述叶片沿自身周向的安装角度可调；所述驱动组件包括：用于提供动力以驱动所述安装结构转动的电机、与所述电机连接的伺服交流驱动器；所述伺服交流驱动器能够动态调节电机的转速。本申请提出了一种风力机叶片振动测试装置，以用于对风力机叶片进行测试研究。

Description

一种风力机叶片振动测试装置

技术领域

本申请涉及机械振动与诊断技术领域，尤其涉及一种风力机叶片振动测试装置。

背景技术

风力机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，它能将风能转化为电能，具有可再生的、无污染的优点，在各种场合被广泛应用。

风力机叶片振动测量是分析、检验叶片结构动态性能的必要环节。风力机在运行过程中，叶片长期处于变风载荷、气体冲刷、砂石颗粒冲击等环境，易出现持续大幅振动引发裂纹，进一步导致风力机叶片折断等严重事故，造成风电企业的巨大损失。因此，叶片的振动监测是实现叶片早期维护的重要手段，对保障风力机的安全运行具有重要意义。在风力机的实际工作环境中，其振动的测量有实际叶片过大、装卸成本高、难以复现等特点，不能给学习及研究人员及时提供振动数据进行研究，且通常也无法直接在生产设备上进行振动测量实验，这些都给研究风力机运行状态下叶片的振动带来了难以解决的困难。

因此如何实现风力机叶片在运动状态下叶片的振动测量研究是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种风力机叶片振动测试装置。

该叶片具有叶片主体和叶根；所述风力机叶片振动测试装置包括：

用于采集叶片图像的图像采集装置；

与图像采集装置连接的终端设备；

用于安装叶片的安装结构，所述安装结构与叶根可拆卸连接，且所述叶片沿自身周向的安装角度可调；

驱动组件；所述驱动组件包括：用于提供动力以驱动所述安装结构转动的电机、与所述电机连接的伺服交流驱动器；所述伺服交流驱动器能够动态调节电机的转速。

进一步地，所述安装结构包括：基座、第一安装座、第二安装座、夹具；

其中，第一安装座和第二安装座固定在基座上；所述夹具具有用于固定安装叶根的安装部，以及可同轴转动的花键轴部和柱状轴部；花键轴部位于柱状轴部与安装部之间；

所述第一安装座上设置有可与夹具的花键轴部配合的内花键；所述第二安装座上设置有可与夹具的柱状轴部相适配的安装孔。

进一步地，第一安装座和第二安装座间隔设置。

进一步地，所述柱状轴部上设置有销孔；所述销孔与所述第一安装座分别设置在第二安装座的两侧位置；所述安装部抵靠在第一安装座的侧面上；所述销孔中设置有销钉，以限制夹具的轴向移动。

进一步地，所述安装结构沿其转动周向均匀设置有3个叶片。

进一步地，所述驱动组件还包括：与电机输出轴动力连接的第一传动轴、与安装结构固定连接的第二传动轴、设置在第一传动轴上的第一齿轮、设置在第二传动轴上的第二齿轮；所述第一齿轮和第二齿轮能够配合传动。

进一步地，所述驱动组件具有一减速箱；其中，减速箱的输入轴与电机的输出轴连接；减速箱的输出轴与第一传动轴连接。

进一步地，所述第一齿轮的齿数小于第二齿轮的齿数。

进一步地，减速箱的速比为10：1；第二齿轮与第一齿轮的传动速比为2：1；电机的满载转速为3000r/min。

进一步地，叶片的转速范围为：8-15r/min。

本申请提出了一种风力机叶片振动测试装置，以用于对风力机叶片进行测试研究。本申请中，叶片能够沿自身周向调节安装角度，使图像采集装置能够采集叶片在不同安装角度下的图像，以便对风力机运行过程进行处理和分析。

附图说明

图1是本申请实施例中一种风力机叶片振动测试装置的结构示意图。

图2是本申请实施例中一种风力机叶片振动测试装置的局部结构示意图。

图3是本申请实施例中一种风力机叶片振动测试装置的局部分解结构示意图。

图4是本申请实施例中一种风力机叶片振动测试装置的另一局部结构示意图。

具体实施方式

以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

参考图1至图4，本申请提出了一种风力机叶片振动测试装置，叶片5具有叶片主体51和叶根52；所述风力机叶片振动测试装置包括：用于采集叶片图像的图像采集装置1、与图像采集装置1连接的终端设备2、用于安装叶片5的安装结构3、与安装结构3连接以驱动安装结构3转动的驱动组件4。下面结合附图进行具体说明。

参考图2和图3，安装结构3用于安装叶片5，所述安装结构3与叶根52可拆卸连接，且所述叶片5沿自身周向的安装角度可调。具体地，所述安装结构3包括：基座31、第一安装座33、第二安装座34、夹具32；其中，第一安装座33和第二安装座34固定在基座31上；所述夹具32具有用于固定安装叶根52的安装部321，以及可同轴转动的花键轴部322和柱状轴部323；花键轴部322位于柱状轴部323和安装部321之间；第一安装座33上设置有可与夹具32的花键轴部322配合的内花键331；所述第二安装座34上设置有可与夹具32的柱状轴部323相适配的安装孔341。夹具32安装时，其柱状轴部323插入到第二安装座34的安装孔341内，其花键轴部322与第一安装座33的内花键331形成配合，使夹具32不能够自由转动，此时，夹具32和叶片5的周向角度被固定住。当需要调节叶片5的安装角度时，将夹具32的花键轴部322退出内花键331，然后转动调节夹具32的角度之后再次形成插入第一安装座33中使花键轴部322和内花键331在新的角度形成配合关系，从而完成叶片5安装角度的调节。夹具32的花键轴部322和第一安装座33的内花键331能够在不同角度形成配合安装，因此，通过花键结构，叶片5能够沿自身周向调节安装角度，以便图像采集装置1采集叶片5在不同安装角度下的图像，以便对风力机运行过程进行处理和分析。此外，通过夹具32的花键轴部322和第一安装座33的内花键331的配合，能够避免测试过程中夹具32相对于第一安装座33发生转动，结构稳定，提高了测量数据的准确性。

进一步地，花键轴部322设置在柱状轴部323与安装部321之间；所述柱状轴部323上设置有销孔；所述销孔与所述第一安装座33分别设置在第二安装座34的两侧位置；所述安装部321抵靠在第一安装座33的侧面上；所述销孔中设置有销钉，以限制夹具32的轴向移动。利用销钉和形状配合限制夹具32和叶片5的轴向移动，便于装配。

在一些实施方式中，第一安装座33和第二安装座34间隔设置，通过设置两个间隔的安装座，能够提高夹具32安装的稳定性。

驱动组件4与安装结构3连接以驱动安装结构3转动；所述驱动组件4包括：用于提供动力以驱动所述安装结构3转动的电机41、与所述电机41连接的伺服交流驱动器42；所述伺服交流驱动器42能够动态调节电机41的转速。伺服交流驱动器42通过对电机41的转速进行控制，进而能够对叶片5的转速进行动态调节，以模拟风场实际运行状态下的转速。

具体地，驱动组件4还包括：与电机41输出轴动力连接的第一传动轴43、与安装结构3固定连接的第二传动轴44、设置在第一传动轴43上的第一齿轮45、设置在第二传动轴44上的第二齿轮46；所述第一齿轮45和第二齿轮46能够配合传动。电机41输出动力到第一传动轴43，并通过第一齿轮45和第二齿轮46的配合驱动第二传动轴44转动，进而驱动安装结构3和叶片5转动。

进一步地，驱动组件4具有一减速箱47；其中，减速箱47的输入轴与电机41的输出轴连接；减速箱47的输出轴与第一传动轴43连接。减速箱47用于转速调整，以便使叶片5的转速控制预设范围内。进一步地，所述第一齿轮45的齿数小于第二齿轮46的齿数，使第二传动轴44的转速小于第一传动轴43的转速，实现减速的作用。在一些实施方式中，减速箱47的速比为10：1；第二齿轮46与第一齿轮45的传动速比为2：1；电机的满载转速为3000r/min。

在一些实施方式中，叶片5的转速范围为：8-15r/min。叶片5的转速范围由电机41的输出转速和传动机构决定。

进一步地，叶片5均匀设置在安装结构3的周向位置；在一些实施方式中，安装结构3沿其转动周向均匀设置有3个叶片5。

图像采集装置1与终端设备2连接，能够通过连接线将所拍摄的图像传输至终端设备2；图像采集装置1用于在采集风力机叶片5在转动过程中的图像，并传送至终端设备2；终端设备2能够处理和分析终端设备2拍摄的叶片图像，以便获得风力机设备在转动过程中的振动数据，以便对旋转风力机叶片的测量与研究。具体地，终端设备2用于分析叶片关键点位置信息，同时与预先仿真的轨迹进行分析与比对。

在一些实施方式中，图像采集装置1为双目摄像装置。

终端设备2为一台计算机或者由多台计算机组成的系统，能够用于处理图像数据。

综上所述，本实施例所提供的风力机叶片振动测试装置，结构简单，使用方便，体积小且成本低，能够实现旋转状态下风力叶片的振动测量。具体可通过对叶片的振动测量进行叶片裂纹的有关诊断与研究，在对采集的数据进行分析处理后，就能提取出反映裂纹情况的信号特征，作为判断裂纹易产生部位的依据，此外还可以进一步分析裂纹发展趋势，并可以根据裂纹发展趋势作出调整、维护、更换等决策，可以减小损失，避免安全事故发生。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述叶片(5)具有叶片主体(51)和叶根(52)；所述风力机叶片振动测试装置包括：

用于采集叶片图像的图像采集装置(1)；

与图像采集装置连接的终端设备(2)；

用于安装叶片(5)的安装结构(3)，所述安装结构(3)与叶根(52)可拆卸连接，且所述叶片(5)沿自身周向的安装角度可调；

驱动组件(4)；所述驱动组件(4)包括：用于提供动力以驱动所述安装结构(3)转动的电机(41)、与所述电机(41)连接的伺服交流驱动器(42)；所述伺服交流驱动器(42)能够动态调节电机(41)的转速。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述安装结构(3)包括：基座(31)、第一安装座(33)、第二安装座(34)、夹具(32)；

其中，第一安装座(33)和第二安装座(34)固定在基座(31)上；所述夹具(32)具有用于固定安装叶根(52)的安装部(321)，以及可同轴转动的花键轴部(322)和柱状轴部(323)；花键轴部(322)位于柱状轴部(323)与安装部(321)之间；

所述第一安装座(33)上设置有可与夹具(32)的花键轴部(322)配合的内花键(331)；所述第二安装座(34)上设置有可与夹具(32)的柱状轴部(323)相适配的安装孔(341)。

3.根据权利要求2所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，第一安装座(33)和第二安装座(34)间隔设置。

4.根据权利要求2所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述柱状轴部(323)上设置有销孔；所述销孔与所述第一安装座(33)分别设置在第二安装座(34)的两侧位置；所述安装部(321)抵靠在第一安装座(33)的侧面上；所述销孔中设置有销钉，以限制夹具(32)的轴向移动。

5.根据权利要求1所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述安装结构(3)沿其转动周向均匀设置有3个叶片(5)。

6.根据权利要求1所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述驱动组件(4)还包括：与电机(41)输出轴动力连接的第一传动轴(43)、与安装结构(3)固定连接的第二传动轴(44)、设置在第一传动轴(43)上的第一齿轮(45)、设置在第二传动轴(44)上的第二齿轮(46)；所述第一齿轮(45)和第二齿轮(46)能够配合传动。

7.根据权利要求6所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述驱动组件(4)具有一减速箱(47)；其中，减速箱(47)的输入轴与电机(41)的输出轴连接；减速箱(47)的输出轴与第一传动轴(43)连接。

8.根据权利要求7所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，所述第一齿轮(45)的齿数小于第二齿轮(46)的齿数。

9.根据权利要求8所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，减速箱(47)的速比为10：1；第二齿轮(46)与第一齿轮(45)的传动速比为2：1；电机的满载转速为3000r/min。

10.根据权利要求1所述的风力机叶片振动测试装置，其特征在于，叶片(5)的转速范围为：8-15r/min。

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