DE102017111795A1

DE102017111795A1 - Method for calibrating a measuring device of a gondola test bench and gondola test bench

Info

Publication number: DE102017111795A1
Application number: DE102017111795.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: GTM Testing and Metrology GmbH
Current assignee: GTM Testing and Metrology GmbH
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: DE102017111795B4; CN108979972B; CN108979972A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Kalibration einer Messeinrichtung (15) eines Gondelprüfstands (6), wobei mit der Messeinrichtung (15) ein auf einen in einer Gondel (7) angeordneten Generator (9) ausgeübtes Drehmoment erfasst werden kann, wird mindestens eine Kraftmesseinrichtung mit Hilfe eines Referenznormals kalibriert und anschließend die mindestens eine Kraftmesseinrichtung in der Messeinrichtung (15) so angeordnet, dass mit Hilfe der mindestens einen kalibrierten Kraftmesseinrichtung auf die Messeinrichtung (15) ausgeübte Kräfte und Momente erfasst werden können, die von einem auf den Generator (9) ausgeübten Drehmoment erzeugt werden, und eine Rückführung der Messergebnisse der Messeinrichtung (15) auf das Referenznormal möglich ist. Ein Gondelprüfstand (6) weist eine Messeinrichtung (15) auf, mit welcher von dem Gondelgehäuse (8) auf die Messeinrichtung (15) ausgeübte Kräfte und Momente erfasst werden können, wobei die Messeinrichtung (15) ein Einleitungselement aufweist, das über mehrere Kraftmesseinrichtungen an einem Übertragungselement abgestützt ist, wobei die Kraftmesseinrichtungen mit Hilfe eines Kraftreferenznormals kalibriert sind und so zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement angeordnet sind, dass mit Hilfe der Kraftmesseinrichtungen eine Erfassung der von dem Einleitungselement auf das Übertragungselement in einer Kraftmessrichtung ausgeübten Kräfte und eine Bestimmung des diese Kräfte erzeugenden Drehmoments sowie die Rückführung der Messergebnisse der Messeinrichtung (15) auf ein Kraftreferenznormal möglich ist.In a method for calibrating a measuring device (15) of a gondola test stand (6), wherein a torque exerted on a generator (9) arranged in a nacelle (7) can be detected with the measuring device (15), at least one force measuring device is detected by means of a Calibrated reference standard and then the at least one force measuring device in the measuring device (15) arranged so that with the aid of at least one calibrated force measuring device on the measuring device (15) applied forces and moments can be detected by a force exerted on the generator (9) torque be generated, and a return of the measurement results of the measuring device (15) to the reference standard is possible. A gondola test stand (6) has a measuring device (15) with which forces and torques exerted on the measuring device (15) by the gondola housing (8) can be detected, wherein the measuring device (15) has an introduction element that acts via a plurality of force measuring devices is supported by a transmission element, wherein the force measuring means are calibrated by means of a force reference standard and are arranged between the introduction element and the transmission element, that with the aid of the force measuring means detecting the force exerted by the introduction element on the transmission element in a force measuring direction forces and a determination of these forces generating torque and the return of the measurement results of the measuring device (15) to a force reference standard is possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibration einer Messeinrichtung eines Gondelprüfstands, wobei mit der Messeinrichtung ein auf einen in einer Gondel angeordneten Generator ausgeübtes Drehmoment erfasst werden kann.The invention relates to a method for calibrating a measuring device of a gondola test stand, wherein the measuring device can detect a torque exerted on a generator arranged in a nacelle.

Windenergieanlagen, mit welchen Windenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann, weisen üblicherweise eine auf einem Mast angeordnete Gondel auf, in welcher ein Generator angeordnet ist, der über ein Getriebe von einem Rotor angetrieben wird. Der Rotor weist üblicherweise drei Rotorblätter auf, die außerhalb der Gondel so angeordnet sind, dass der Rotor durch Windkraft in Rotation versetzt werden kann und den in der Gondel angeordneten Generator betreibt.Wind turbines with which wind energy can be converted into electrical energy usually have a nacelle arranged on a mast, in which a generator is arranged, which is driven via a gear by a rotor. The rotor usually has three rotor blades, which are arranged outside the nacelle so that the rotor can be set in rotation by wind power and operates the generator arranged in the nacelle.

Aus der Praxis sind Windenergieanlagen bekannt, bei denen der Rotor eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Rotorachse bzw. Nabe mit radial abstehenden Rotorblättern aufweist. Um in Abhängigkeit von der jeweils vorherrschenden Windrichtung eine von dem Wind auf die Rotorblätter ausgeübte Windenergie möglichst effizient in elektrische Energie umsetzen zu können, ist die Gondel mit dem darin angeordneten Generator und dem Rotor um eine vertikale Achse drehbar auf dem Mast gelagert, so dass die Ausrichtung der Gondel an die Windrichtung angepasst bzw. nachgeführt werden kann.From practice, wind turbines are known in which the rotor has a substantially horizontally oriented rotor axis or hub with radially projecting rotor blades. In order to be able to convert a wind energy exerted by the wind on the rotor blades as efficiently as possible in electrical energy depending on the prevailing wind direction, the nacelle is mounted with the generator and the rotor arranged therein rotatably about a vertical axis on the mast, so that the Alignment of the nacelle adapted to the wind direction or can be tracked.

Es sind aus der Praxis auch Windenergieanlagen bekannt, bei denen der Rotor um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist und unabhängig von der jeweils vorherrschenden Windrichtung in Rotation versetzt werden kann, sodass eine Nachführung und Anpassung an die jeweilige Windrichtung entfällt.There are also known from practice wind turbines, in which the rotor is rotatably mounted about a vertical axis and can be set regardless of the prevailing wind direction in rotation, so that tracking and adjustment to the respective wind direction deleted.

Die bei Windenergieanlagen in den Gondeln üblicherweise eingesetzten Generatoren und Getriebe können bereits sehr hohe Wirkungsgrade von etwa 95 % und mehr für die Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie erreichen. Im Hinblick auf die Auslegung neuer Windenergieanlagen und die Ausgestaltung von Gondeln, von darin angeordneten Generatoren und Rotoren ist der in dem jeweiligen Einzelfall erreichbare Wirkungsgrad von großer Bedeutung. Die Windenergieanlagen werden üblicherweise nach ihrer Errichtung über viele Jahre hinweg betrieben, so dass sich bereits geringe Unterschiede im Wirkungsgrad von deutlich weniger als einem Prozent über die langjährige Betriebsdauer hinweg stark auswirken können und oftmals ein wesentliches Kriterium für die Entwicklung und Errichtung neuer Windenergieanlagen bilden.The generators and gearboxes commonly used in wind turbines in the gondolas can already achieve very high efficiencies of about 95% and more for the conversion of wind energy into electrical energy. With regard to the design of new wind turbines and the design of gondolas, of generators and rotors arranged therein, the achievable in each case efficiency is of great importance. The wind turbines are usually operated after their establishment over many years, so that even small differences in efficiency of significantly less than one percent over the long service life can have a strong impact and often an essential criterion for the development and construction of new wind turbines.

Um die Wirkungsgrade verschiedener Gondeln mit den darin angeordneten Generatoren vergleichen zu können, werden Gondelprüfstände eingesetzt. Eine in dem Gondelprüfstand festgelegte Gondel bzw. der in der Gondel angeordnete Generator wird mit einem möglichst präzise vorgegebenen bzw. bekannten Drehmoment beaufschlagt, das von einer Drehmomenterzeugungseinrichtung erzeugt wird. In Abhängigkeit von dem jeweils ausgeübten Drehmoment wird ein Wirkungsgrad der Gondel ermittelt. Für den Wirkungsgrad wird üblicherweise in Abhängigkeit von dem jeweils ausgeübten Drehmoment und der Drehzahl ein Kennlinienfeld gemessen, um einen möglichst objektiven Vergleich verschiedener Gondeln einschließlich der darin angeordneten Generatoren und der gegebenenfalls erforderlichen Getriebe zu ermöglichen.In order to be able to compare the efficiencies of different gondolas with the generators arranged therein, gondola test stands are used. A fixed in the gondola test stand nacelle or arranged in the nacelle generator is applied to a precise or predetermined predetermined torque generated by a torque generating device. Depending on the particular torque exerted an efficiency of the nacelle is determined. For efficiency, a characteristic field is usually measured as a function of the respectively exerted torque and the speed in order to allow the most objective possible comparison of different gondolas including the generators arranged therein and the possibly required gear.

Eine Messung des Wirkungsgrads setzt eine möglichst genaue Kenntnis des von der Drehmomenterzeugungseinrichtung auf den Generator ausgeübten Drehmoments voraus. Zu diesem Zweck wird das von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf den Generator ausgeübte Drehmoment regelmäßig mit Hilfe einer Messvorrichtung erfasst. Diese Messvorrichtung wird üblicherweise zwischen einer von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung in Rotation versetzte Antriebswelle und dem davon angetriebenen Generator in der Gondel angeordnet. Die Messeinrichtung muss dafür ausgelegt und geeignet sein, das von der Drehmomenterzeugungseinrichtung auf den Generator ausgeübte Drehmoment mit einer großen Genauigkeit bzw. mit einer möglichst geringen Messunsicherheit bis zu einem maximalen Drehmoment hin zu erfassen, das zur Messung eines Kennlinienfelds des Wirkungsgrads der Gondel auf den Generator in der Gondel ausgeübt wird.A measurement of the efficiency presupposes the most accurate possible knowledge of the torque exerted by the torque generating device on the generator. For this purpose, the torque exerted on the generator by the torque generating device is regularly detected by means of a measuring device. This measuring device is usually arranged between a drive shaft rotated by the torque generating device and the generator driven thereby in the nacelle. The measuring device must be designed and suitable for detecting the torque exerted by the torque generating device on the generator with a high accuracy or with the lowest possible measurement uncertainty up to a maximum torque for measuring a characteristic field of the efficiency of the nacelle on the generator in the gondola is exercised.

Um die Messunsicherheit einer in einem derartigen Gondelprüfstand verwendeten Messeinrichtung abschätzen zu können, muss die Messeinrichtung kalibriert und auf ein Referenznormal rückgeführt werden. Als Referenznormal können nationale Normale verwendet werden, die von den dafür zuständigen Behörden oder Einrichtungen verwaltet und zur Verfügung gestellt werden. In Deutschland bietet beispielsweise die Physikalisch-Technische Bundesanstalt geeignete Referenznormale für eine Drehmomentmessung sowie die Kalibrierung von Messeinrichtung für die Erfassung eines Drehmoments an. Eine transportable Messeinrichtung kann bei der Physikalisch-Technische Bundesanstalt vor Ort kalibriert und anschließend zu einem Prüfstand bzw. zu ihrem vorgesehenen Einsatzort transportiert werden.In order to be able to estimate the measurement uncertainty of a measuring device used in such a gondola test bench, the measuring device must be calibrated and returned to a reference standard. The reference standard may be national standards administered and provided by the competent authorities or bodies. In Germany, for example, the Physikalisch-Technische Bundesanstalt offers suitable reference standards for torque measurement and the calibration of measuring equipment for the detection of torque. A transportable measuring device can be calibrated at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt on site and then transported to a test bench or to its intended location.

Es hat sich gezeigt, dass der Wirkungsgrad derartiger Windenergieanlagen mit zunehmender Größe und insbesondere mit zunehmendem Durchmesser der Rotorblätter verbessert werden kann. Um die damit einhergehend ebenfalls zunehmend größer werdenden Drehmomente zuverlässig aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln zu können ist es erforderlich, die mechanische Belastbarkeit der Gondeln an die größer werdenden Drehmomente anzupassen, wodurch auch die Generatoren und die Getriebe üblicherweise größer und schwerer werden. Die für die Messung von Drehmomenten, die erwartungsgemäß während des Betriebs und deshalb auch für Messzwecke auf diese Gondeln ausgeübt werden, jeweils verwendeten Messeinrichtungen müssen demzufolge immer größeren mechanischen Beanspruchungen während der Durchführungen der Messungen standhalten können und immer größere maximale Drehmomente zuverlässig und mit großer Präzision messen können. Derartige Messeinrichtungen sind deshalb in vielen Fällen nicht mehr transportfähig und können nicht mehr unmittelbar durch einen Vergleich mit Referenznormalen kalibriert werden.It has been found that the efficiency of such wind turbines can be improved with increasing size and in particular with increasing diameter of the rotor blades. In order to reliably absorb the concomitantly increasingly increasing torques and convert them into electrical energy To be able to adapt the mechanical strength of the gondolas to the increasing torque, which also makes the generators and the gear usually larger and heavier. The measuring devices used for measuring torques that are expected to be applied during operation and therefore also for measuring purposes on these gondolas must therefore be able to withstand ever greater mechanical stresses during the performance of the measurements and measure ever greater maximum torques reliably and with great precision can. Such measuring devices are therefore in many cases no longer transportable and can not be calibrated directly by comparison with reference standards.

Um diese Messeinrichtungen dennoch kalibrieren und deren Messunsicherheit abschätzen zu können ist es aus der Praxis bekannt, dass transportable Transferaufnehmer hergestellt werden, die zunächst durch einen Vergleich mit Referenznormalen kalibriert werden, um anschließend zu dem betreffenden Gondelprüfstand und der dort vorhandenen Messeinrichtung transportiert zu werden, um diese Messeinrichtung vor Ort zu kalibrieren. Durch jeden Kalibriervorgang bzw. mit jeder Kalibrierstufe erhöht sich die sich insgesamt ergebende Messunsicherheit der auf diese Weise kalibrierten Messeinrichtung.In order to be able to calibrate these measuring devices and to be able to estimate their measurement uncertainty, it is known from practice that transportable transfer receivers are produced, which are first calibrated by comparison with reference standards, in order subsequently to be transported to the relevant gondola test bench and the measuring device present there to calibrate this measuring device on site. Through each calibration process or with each calibration stage, the overall resulting measurement uncertainty of the calibrated in this way measuring device increases.

Es wird derzeit davon ausgegangen, dass mit der unmittelbaren Kalibrierung eines Transferaufnehmers an ein Referenznormal eine Messunsicherheit von etwa 0,5 % und darauf aufbauend durch die Kalibrierung der in dem Gondelprüfstand angeordneten Messeinrichtung mit dem Transferaufnehmer mit einer resultierenden Messunsicherheit der Messeinrichtung von etwa 2 % gerechnet werden muss. Eine sich mit den aus der Praxis bekannten Kalibrationsverfahren ergebende Messunsicherheit von etwa 2 % für die Messung des von einer Drehmomenterzeugungseinrichtung auf den Generator ausgeübten Drehmoments begrenzt die Genauigkeit des betreffenden Gondelprüfstands und lässt demzufolge lediglich Messergebnisse bzw. Aussagen über den Wirkungsgrad der auf dem Gondelprüfstand vermessenen Gondel mit einer Unsicherheit von etwa 2 % zu. Mit derartigen Gondelprüfständen können deshalb Wirkungsgrade der einzelnen Gondeln nicht ausreichend genau gemessen werden, um aussagekräftige Unterschiede zwischen den Wirkungsgraden verschiedener Gondeln ermitteln zu können.It is currently assumed that with the direct calibration of a transfer sensor to a reference standard, a measurement uncertainty of about 0.5% and, based on this, calibration of the measuring device arranged in the gondola test stand with the transfer sensor with a resulting measuring uncertainty of the measuring device of about 2% must become. A measuring uncertainty of approximately 2% resulting from the calibration method known from practice for measuring the torque exerted on the generator by a torque generating device limits the accuracy of the relevant gondola test bench and therefore leaves only measurements or statements about the efficiency of the gondola measured on the gondola test stand with an uncertainty of about 2% too. Efficiency levels of the individual gondolas can therefore not be measured sufficiently accurately with such gondola test rigs in order to be able to determine meaningful differences between the efficiencies of different gondolas.

Es wird deshalb als eine Aufgabe der Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Kalibration einer Messeinrichtung eines Gondelprüfstands so auszugestalten, dass mit möglichst einfachen Mitteln eine möglichst geringe Messunsicherheit der Messeinrichtung erzielt werden kann.It is therefore regarded as an object of the invention to design a method for calibrating a measuring device of a gondola test stand such that the simplest possible means of measurement uncertainty of the measuring device can be achieved with the simplest possible means.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Kraftmesseinrichtung mit Hilfe eines Kraftreferenznormals kalibriert wird und anschließend die mindestens eine kalibrierte Kraftmesseinrichtung in der Messeinrichtung so angeordnet wird, dass mit Hilfe der mindestens einen kalibrierten Kraftmesseinrichtung eine längs einer vorgegebenen Kraftwirkungsrichtung auf die kalibrierte Kraftmesseinrichtung einwirkende Kraft gemessen und darüber das auf die Messeinrichtung ausgeübte und die einwirkende Kraft erzeugende Drehmoment ermittelt werden kann, sodass eine Rückführung der Messergebnisse der Drehmomentmessung der Messeinrichtung auf das Kraftreferenznormal möglich ist. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, dass Kraftmesseinrichtungen üblicherweise eine kleinere Bauform und eine geringere Messunsicherheit als Drehmomentmesseinrichtungen mit einem vergleichbar großen Messbereich aufweisen. Während es bei Drehmomenten von deutlich mehr als 1 MNm und insbesondere bis zu 20 MNm wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll möglich ist, eine derartige Drehmomentmesseinrichtung für deren Kalibrierung zu einem Referenznormal zu transportieren und anschließend erneut zu transportieren und in einem Gondelprüfstand einzubauen, können Kraftmesseinrichtungen, mit denen Kräfte von mehr als 1 MN bzw. von bis zu 20 MN erfasst werden können, ohne weiteres zu einem Referenznormal transportiert, dort kalibriert und anschließend zu einem Gondelprüfstand transportiert werden.This object is achieved in that at least one force measuring device is calibrated using a force reference standard and then the at least one calibrated force measuring device is arranged in the measuring device so that with the aid of at least one calibrated force measuring device acting along a predetermined force acting on the calibrated force measuring force measured and about the force exerted on the measuring device and the acting force generating torque can be determined so that a return of the measurement results of the torque measurement of the measuring device to the force reference standard is possible. The invention makes use of the knowledge that force measuring devices usually have a smaller design and a lower measurement uncertainty than torque measuring devices with a comparably large measuring range. While it is no longer economically feasible for torques of significantly more than 1 MNm and especially up to 20 MNm to transport such a torque measuring device for calibration to a reference standard and then re-transported and installed in a gondola test stand, can force measuring devices with which Forces of more than 1 MN or of up to 20 MN can be detected, easily transported to a reference standard, calibrated there and then transported to a gondola test bench.

Es sind verschiedene konstruktive Varianten bekannt, um aus einer und vorzugsweise aus mehreren Kraftmesseinrichtungen eine Messeinrichtung zur Erfassung eines Drehmoments herzustellen. Zu diesem Zweck muss lediglich ein geeigneter Hebelarm für die Krafteinwirkung auf die Kraftmesseinrichtung vorgegeben werden und möglichst präzise bekannt sein. Eine hierfür erforderliche Längenmessung kann mit kalibrierten Längenmessgeräten sehr präzise durchgeführt werden. Die Messunsicherheit einer Messeinrichtung für Drehmomente, die aus einem oder mehreren Kraftmesseinrichtungen zusammengesetzt ist, wird deshalb im Wesentlichen durch die Messunsicherheit der verwendeten Kraftmesseinrichtungen vorgegeben.Various design variants are known in order to produce a measuring device for detecting a torque from one and preferably from a plurality of force measuring devices. For this purpose, only a suitable lever arm for the action of force on the force measuring device must be specified and be known as precisely as possible. A required length measurement can be carried out very precisely with calibrated linear encoders. The measurement uncertainty of a measuring device for torques, which is composed of one or more force measuring devices, is therefore essentially determined by the measurement uncertainty of the force measuring devices used.

Es hat sich gezeigt, dass mit einer in geeigneter Weise aus mehreren unmittelbar durch Vergleich mit einem Referenznormal kalibrierten Kraftmesseinrichtungen hergestellten Messeinrichtung für Drehmomente eine Messunsicherheit von deutlich weniger als einem Prozent bzw. sogar von weniger als 0,1 Prozent erreicht werden kann. Auf diese Weise können Gondelprüfstände errichtet werden, mit welchen ein Wirkungsgrad einer zu prüfenden Gondel mit einer Messunsicherheit von deutlich weniger als einem Prozent erfasst bzw. vermessen werden kann.It has been shown that a measurement uncertainty of significantly less than one percent or even less than 0.1 percent can be achieved with a torque measuring device suitably manufactured from a plurality of force measuring devices calibrated directly by comparison with a reference standard. In this way, gondola test stands can be set up with which an efficiency of a gondola to be tested can be recorded or measured with a measurement uncertainty of significantly less than one percent.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass mindestens eine Dehnungsmesseinrichtung mit Hilfe eines Kraftreferenznormals kalibriert wird und anschließend die mindestens eine kalibrierte Dehnungsmesseinrichtung in der Messeinrichtung so angeordnet wird, dass mit Hilfe der mindestens einen kalibrierten Dehnungsmesseinrichtung eine Verformung der Messeinrichtung erfasst wird, die durch ein auf die Messeinrichtung ausgeübtes Drehmoment bewirkt wird, und mit Hilfe der kalibrierten Dehnungsmesseinrichtung das auf die Messeinrichtung ausgeübte Drehmoment ermittelt werden kann, sodass eine Rückführung der Messergebnisse der Messeinrichtung auf das Kraftreferenznormal möglich ist. Die kalibrierten Dehnungsmesseinrichtungen können beispielsweise an Hebelarmen oder Gelenken in der Messeinrichtung angeordnet sein, die durch die Ausübung eines Drehmoments auf die Messeinrichtung verformt werden, so dass mit Hilfe der kalibrierten Dehnungsmesseinrichtungen die Verformung der jeweils zugeordneten Hebelarme oder Gelenke erfasst werden kann. Die Dehnungsmesseinrichtungen können beabstandet von den Kraftmesseinrichtungen so angeordnet sein, dass die Dehnungsmesseinrichtungen andere Kräfte bzw. die durch diese Kräfte erzeugten Verformungen erfassen, die nicht unmittelbar mit den Kräften in Zusammenhang stehen, die mit den kalibrierten Kraftmesseinrichtungen erfasst werden. Dabei kann es sich um Kräfte handeln, die in anderen Kraftwirkungsrichtungen als die von den kalibrierten Kraftmesseinrichtungen erfassten Kraftwirkungsrichtungen auf die Messeinrichtung ausgeübt werden. According to an advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that at least one strain gauge is calibrated with the aid of a force reference standard and then the at least one calibrated strain gauge is arranged in the measuring device such that a deformation of the measuring device is detected by means of the at least one calibrated strain gauge a torque exerted on the measuring device is effected, and with the aid of the calibrated strain measuring device, the torque exerted on the measuring device can be determined, so that a feedback of the measuring results of the measuring device to the force reference standard is possible. The calibrated strain gauges can be arranged, for example, on lever arms or joints in the measuring device, which are deformed by the exertion of a torque on the measuring device, so that with the aid of the calibrated strain gauges, the deformation of the respective associated lever arms or joints can be detected. The strain gages may be spaced apart from the force gauges such that the strain gauges detect other forces or the deformations generated by these forces that are not directly related to the forces detected with the calibrated force gauges. These may be forces which are exerted on the measuring device in directions of force other than the directions of force action detected by the calibrated force measuring devices.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Dehnungsmesseinrichtung an einem Verformungselement in einem auch auf eine kalibrierte Kraftmesseinrichtung einwirkenden Kraftfluss angeordnet ist und durch die Messung der von einer unerwünschten Querkraft bewirkten Verformung des Verformungselements die Genauigkeit der kalibrierten Kraftmesseinrichtung verbessert wird. Durch die Verwendung und die geeignete Anordnung von Verformungselementen in der Messeinrichtung können die unerwünschten Einflüsse von Störkräften und Störmomenten auf die kalibrierten Kraftmesseinrichtungen erfasst werden, um eine von den Störkräften und Störmomenten bewirkte Beeinträchtigung bei der Ermittlung des Drehmoments zu vermeiden, welche die Messergebnisse verfälschen könnten. Wenn die Verformung der in einem Kraftfluss mit einer zugeordneten Kraftmesseinrichtung angeordneten Verformungselemente mit Hilfe der kalibrierten Dehnungsmesseinrichtungen erfasst wird, so kann eine entsprechende Korrektur der Messwerte der betreffenden Kraftmesseinrichtung durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die Messunsicherheit durch die Verwendung von mit Dehnungsmesseinrichtungen versehenen Verformungselementen zusätzlich reduziert werden.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the strain gauge is arranged on a deformation element in a force flow which also acts on a calibrated force measuring device and the accuracy of the calibrated force measuring device is improved by measuring the deformation of the deformation element caused by an undesired transverse force. By using and the appropriate arrangement of deformation elements in the measuring device, the undesired effects of disturbing forces and disturbance moments on the calibrated force measuring devices can be detected in order to avoid interference with the determination of the torque caused by the disturbing forces and disturbing moments, which could falsify the measurement results. If the deformation of the deformation elements arranged in a force flow with an associated force measuring device is detected with the aid of the calibrated strain measuring devices, a corresponding correction of the measured values of the relevant force measuring device can be carried out. In this way, the measurement uncertainty can be additionally reduced by the use of deformation elements provided with strain gauges.

Um eine möglichst direkte Erfassung des von der Drehmomenterzeugungseinrichtung auf den Generator ausgeübten Drehmoments zu ermöglichen ist es vorteilhaft, dass die Messeinrichtung zwischen einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung und einem Rotor des Generators der Gondel angeordnet ist. Die Messeinrichtung befindet sich demzufolge unmittelbar in einem Antriebsstrang, mit welchem das Drehmoment auf den Generator in der Gondel übertragen wird. Die Auswertung der Messergebnisse der Messeinrichtung ist dadurch besonders einfach und zuverlässig möglich. Für eine präzise Bestimmung des Drehmoments ist es vorteilhaft, wenn ein Schwerpunkt der Messeinrichtung in einer Drehachse der Messeinrichtung liegt, die während der Durchführung einer Messung um diese Drehachse verschwenkt wird oder rotiert.In order to enable the most direct possible detection of the torque exerted by the torque generating device on the generator, it is advantageous that the measuring device is arranged between a torque generating device and a rotor of the generator of the nacelle. The measuring device is therefore located directly in a drive train with which the torque is transmitted to the generator in the nacelle. The evaluation of the measurement results of the measuring device is therefore particularly simple and reliable possible. For a precise determination of the torque, it is advantageous if a center of gravity of the measuring device lies in a rotational axis of the measuring device, which is pivoted or rotated about this axis of rotation during the performance of a measurement.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es optional vorgesehen, dass die Messeinrichtung zwischen einem Gondelgehäuse der Gondel und einem Gondelgehäusefundament angeordnet ist und dass ausgehend von den von der Messeinrichtung erfassten Kräften, welche das von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung mit einem Drehmoment beaufschlagte Gondelgehäuse auf das Gondelgehäusefundament ausübt, durch eine Koordinatentransformation ein von einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf einen Rotor des Generators der Gondel ausgeübtes Drehmoment ermittelt wird. Durch eine stationäre Anordnung der Messeinrichtung zwischen dem Gondelgehäuse und dem Gondelgehäusefundament lässt sich eine konstruktive Ausgestaltung der Messeinrichtung vereinfachen und kostengünstig umsetzen. Mit einer geeigneten Koordinatentransformation können die mit einer derart stationär angeordneten Messeinrichtung erfassten Messergebnisse für die von dem Gondelgehäuse auf das Gondelgehäusefundament ausgeübten Kräfte und Momente zunächst auf diejenigen Kräfte und Momente zurückgeführt bzw. umgerechnet werden, welche von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf den in dem Gondelgehäuse angeordneten Generator ausgeübt werden. Eine geeignete Koordinatentransformation, mit welcher diese Umrechnung durchgeführt werden kann, lässt sich mit bekannten Mitteln bzw. Algorithmen durchführen, ohne dass dadurch die Messunsicherheit merklich vergrößert wird. Ausgehend von den erfassten bzw. transformierten Kräften und Momenten kann dann ein von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf das Getriebe und den Generator ausgeübtes Drehmoment bestimmt werden.According to one embodiment of the inventive concept, it is optionally provided that the measuring device is arranged between a nacelle housing of the nacelle and a gondola housing foundation and that, starting from the forces detected by the measuring device, which exerts on the gondola housing foundation the nacelle housing which is acted upon by the torque generating device by a torque a coordinate transformation of a torque exerted by a torque generating device on a rotor of the generator of the nacelle is determined. By a stationary arrangement of the measuring device between the nacelle housing and the gondola housing foundation, a structural design of the measuring device can be simplified and implemented cost-effectively. With a suitable coordinate transformation, the measured results for the forces and moments exerted by the nacelle housing on the nacelle housing foundation can first be recalculated or converted to those forces and moments exerted by the torque generating device on the generator arranged in the nacelle housing become. A suitable coordinate transformation, with which this conversion can be carried out, can be carried out with known means or algorithms, without thereby significantly increasing the measurement uncertainty. On the basis of the detected or transformed forces and moments, a torque exerted by the torque generating device on the transmission and the generator can then be determined.

Um diese Umrechnungen möglichst präzise durchführen zu können ist es vorteilhaft, wenn während eines Messvorgangs ein Abstand zwischen einem Referenzpunkt auf dem Gondelgehäusefundament und dem Rotor des Generators der Gondel ermittelt und für die Ermittlung des auf den Rotor ausgeübten Drehmoments berücksichtigt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch die Ausübung von Kräften und Momenten auf das Gondelgehäuse Verformungen des Gondelgehäuses bzw. der darin angeordneten Komponenten erzwungen werden können. Beispielsweise kann eine Rotorachse bzw. eine Drehachse des Generators während eines Messvorgangs auf Grund der Beaufschlagung mit einem Drehmoment aus einer Ruhelage ausgelenkt werden. In Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Beaufschlagung mit einem Drehmoment können sich die Lage und die Ausrichtung der Rotorachse auch über eine Messdauer hinweg verändern. Derartige räumliche Veränderungen wirken sich auf die Umrechnung der gemessenen Kräfte und Momente in das verursachende Drehmoment aus. Um die Bestimmung des Drehmoments zu verbessern ist es deshalb zweckmäßig, die eventuell während eines Messvorgangs auftretenden Veränderungen der Lage und gegebenenfalls auch der Ausrichtung der Rotorachse zu erfassen. In gleicher Weise kann es vorteilhaft sein, die Lage und gegebenenfalls auch die Ausrichtung des Gondelgehäuses zu erfassen.In order to be able to carry out these conversions as precisely as possible, it is advantageous if, during a measuring process, there is a distance between a reference point on the pod housing foundation and the rotor of the generator of the nacelle is determined and taken into account for the determination of the torque exerted on the rotor. It has been shown that by applying forces and moments to the nacelle housing, deformations of the nacelle housing or of the components arranged therein can be forced. For example, a rotor axis or a rotation axis of the generator can be deflected during a measuring operation due to the application of a torque from a rest position. Depending on the temporal course of the application of torque, the position and the orientation of the rotor axis can also change over a measuring period. Such spatial changes affect the conversion of the measured forces and moments into the causing torque. In order to improve the determination of the torque, it is therefore expedient to detect any changes in the position and possibly also the orientation of the rotor axis occurring during a measuring process. In the same way it may be advantageous to detect the position and possibly also the orientation of the nacelle housing.

Zu diesem Zweck kann mit einer vorzugsweise kalibrierten Längenmesseinrichtung mindestens ein Abstand zwischen Referenzpunkten auf dem Gondelgehäusefundament und dem Rotor oder dem Gondelgehäuse während eines Messvorgangs gemessen werden. Die Abstandsmessung kann einmal, bzw. bei Bedarf während des Messvorgangs vorgenommen werden. Es ist ebenfalls möglich und für bestimmte Messvorgänge zweckdienlich, dass die Abstandsmessung in zeitlichen Abständen vorgenommen bzw. wiederholt wird oder aber kontinuierlich durchgeführt wird.For this purpose, a preferably calibrated length measuring device can be used to measure at least one distance between reference points on the nacelle housing foundation and the rotor or the nacelle housing during a measuring operation. The distance measurement can be done once, or if necessary during the measurement process. It is also possible and appropriate for certain measuring operations that the distance measurement is made or repeated at intervals or is carried out continuously.

Die Erfindung betrifft auch einen Gondelprüfstand mit einer Messeinrichtung, mit welcher ein von einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf einen Generator in der Gondel ausgeübten Drehmoment erfasst werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung ein Einleitungselement aufweist, das über mehrere Kraftmesseinrichtungen an einem Übertragungselement abgestützt ist, wobei die Kraftmesseinrichtungen mit Hilfe eines Referenznormals kalibriert sind und so zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement angeordnet sind, dass mit Hilfe der Kraftmesseinrichtungen eine Erfassung einer von dem Einleitungselement auf das Übertragungselement längs einer vorgegebenen Kraftwirkungsrichtung ausgeübten Kraft möglich ist und darüber das auf die Messeinrichtung ausgeübte Drehmoment ermittelt werden kann, sodass eine Rückführung der Messergebnisse der Messeinrichtung auf ein Kraftreferenznormal möglich ist. Das Einleitungselement und das Übertragungselement können jeweils im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein. Zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement sind die mehreren Kraftmesseinrichtungen so angeordnet, dass die von dem Einleitungselement auf das Übertragungselement ausgeübten Kräfte und Momente erfasst werden, die durch die Ausübung eines Drehmoments von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf den Rotor erzeugt werden. Vorzugsweise sind mehrere Kraftmesseinrichtungen zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement so angeordnet, dass Kräfte mit unterschiedlichen Kraftwirkungsrichtungen möglichst unabhängig voneinander erfasst werden können. Aus den Messergebnissen der mehreren Kraftmesseinrichtungen kann dann dasjenige Drehmoment ermittelt werden, welches für die von dem Einleitungselement auf das Übertragungselement ausgeübten Kräfte verantwortlich ist.The invention also relates to a gondola test stand having a measuring device with which a torque exerted by a torque generating device on a generator in the nacelle can be detected. According to the invention, the measuring device has an introduction element, which is supported by a plurality of force measuring devices on a transmission element, wherein the force measuring devices are calibrated by means of a reference standard and are arranged between the introduction element and the transmission element, that with the help of the force measuring means a detection of a the force acting on the transmission element along a predetermined force acting direction of the introduction element is possible and the torque exerted on the measuring device can be determined so that a return of the measurement results of the measuring device to a force reference standard is possible. The introduction element and the transmission element can each be substantially plate-shaped. Between the introducing element and the transmission element, the plurality of force measuring devices are arranged so that the forces and moments exerted by the introduction element on the transmission element are detected, which are generated by the application of torque from the torque generating device to the rotor. Preferably, a plurality of force measuring devices between the introduction element and the transmission element are arranged so that forces with different directions of force can be detected as independent as possible. The torque which is responsible for the forces exerted by the introduction element on the transmission element can then be determined from the measurement results of the plurality of force measuring devices.

Die einzelnen Kraftmesseinrichtungen sind jeweils durch einen unmittelbaren Vergleich mit einem Referenznormal kalibriert. Die relevanten Positionen der kalibrierten Kraftmesseinrichtungen in der Messeinrichtung und die Abmessungen der relevanten Längen einzelner Komponenten oder Hebelarme für die Umrechnung der mit den Kraftmesseinrichtungen erfassten Kräfte bzw. Momente in das verursachende Drehmoment können vor Ort bei der in dem Gondelprüfstand errichteten Messeinrichtung mit Hilfe von kalibrierten Längenmesseinrichtungen mit großer Genauigkeit ermittelt werden. In Kenntnis der konstruktiven Ausgestaltung der Messeinrichtung und der jeweils relevanten Abmessungen der einzelnen Komponenten kann dann ausgehend von den Messergebnissen der verwendeten Kraftmesseinrichtungen ein auf die Messeinrichtung erzeugtes Drehmoment bestimmt werden.The individual force measuring devices are each calibrated by a direct comparison with a reference standard. The relevant positions of the calibrated force measuring devices in the measuring device and the dimensions of the relevant lengths of individual components or lever arms for the conversion of the forces or moments detected by the force measuring devices into the causing torque can be determined locally using the calibrated length measuring devices installed in the gondola test stand be determined with great accuracy. With knowledge of the structural design of the measuring device and the respective relevant dimensions of the individual components, a torque generated on the measuring device can then be determined on the basis of the measurement results of the force measuring devices used.

Das derart ermittelte Drehmoment kann über die kalibrierten Kraftmesseinrichtungen auf ein Referenznormal zurückgeführt werden, so dass die Messunsicherheit der derart ausgestalteten Messeinrichtung mit großer Genauigkeit abgeschätzt werden kann. Die sich für Messergebnisse mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ergebende Messunsicherheit kann geringer als ein Prozent und insbesondere geringer als 0,1 Prozent sein und ist damit wesentlich geringer als eine Messunsicherheit einer Drehmomentmessvorrichtung, die sich mit einem zweistufigen Kalibrierverfahren der Drehmomentmessvorrichtung mit Hilfe eines transportablen Transferaufnehmers erzielen lässt.The thus determined torque can be traced back to a reference standard via the calibrated force measuring devices, so that the measurement uncertainty of the measuring device designed in this way can be estimated with great accuracy. The measurement uncertainty resulting for measurement results with the measuring device according to the invention can be less than one percent and in particular less than 0.1 percent and is thus substantially lower than a measurement uncertainty of a torque measuring device that can be achieved with a two-stage calibration of the torque measuring device with the aid of a portable transfer pickup ,

Um die unerwünschten Störeinflüsse von Querkräften und Quermomenten zu reduzieren, ist es gemäß einer optionalen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement der Messeinrichtung in einem auch auf eine kalibrierte Kraftmesseinrichtung einwirkenden Kraftfluss mindestens ein Verformungselement mit einer an einem Kraftreferenznormal kalibrierten Dehnungsmesseinrichtung angeordnet ist und durch die Messung der von einer unerwünschten Querkraft bewirkten Verformung des Verformungselements die Genauigkeit der kalibrierten Kraftmesseinrichtung verbessert wird. Durch die Verwendung und die geeignete Anordnung von Verformungselementen können bereits störende Querkräfte und Momente reduziert werden, die auf die Kraftmesseinrichtungen einwirken könnten. Eine mit Hilfe der kalibrierten Dehnungsmesseinrichtungen erfasste Verformung der Verformungselemente kann zusätzlich zu einer Korrektur und dadurch zu einer verbesserten Genauigkeit einer diesem Verformungselement zugeordneten bzw. in demselben Kraftfluss angeordneten Kraftmesseinrichtung und damit einhergehend zu einer verbesserten Genauigkeit der Messeinrichtung verwendet werden.In order to reduce the undesirable disturbing influences of transverse forces and transverse moments, it is provided according to an optional embodiment of the inventive idea that between the introduction element and the transmission element of the measuring device in a force flow which also acts on a calibrated force measuring device at least one deformation element is arranged with a strain gauge calibrated on a force reference standard and the accuracy of the calibrated force measuring device is improved by measuring the deformation of the deformation element caused by an undesired transverse force. By using and the appropriate arrangement of deformation elements already disturbing lateral forces and moments can be reduced, which could act on the force measuring devices. A deformation of the deformation elements detected with the aid of the calibrated strain gauges can be used in addition to a correction and thereby to an improved accuracy of a force measuring device assigned to this deformation element or arranged in the same force flow and, consequently, to an improved accuracy of the measuring device.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement der Messeinrichtung mindestens drei beabstandet zueinander und jeweils parallel zueinander in einer ersten Kraftmessrichtung angeordnete Kraftmesseinrichtungen angeordnet sind, die jeweils eine in der ersten Kraftmessrichtung von dem Übertragungselement auf das Einleitungselement einwirkende Kraftkomponente messen können, und dass zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement der Messeinrichtung mindestens drei jeweils in einem Winkel zueinander und senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung angeordnete Kraftmesseinrichtungen angeordnet sind, die jeweils eine senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung einwirkende Kraftkomponente messen können. Wenn sowohl das Einleitungselement als auch das Übertragungselement jeweils im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und die erste Kraftmessrichtung senkrecht zu den einander zugewandten Oberflächen des Einleitungselements und des Übertragungselements definiert wird, sind drei oder mehr Kraftmesseinrichtungen über die Grundfläche der Messeinrichtung beabstandet zueinander verteilt derart zwischen dem Einleitungselement und dem Übertragungselement angeordnet, dass diese drei oder mehr Kraftmesseinrichtungen im Wesentlichen ausschließlich längs der ersten Kraftmessrichtung wirkende Kräfte erfassen und messen können. Mit drei oder mehr weiteren Kraftmesseinrichtungen, die senkrecht dazu und in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind, können die quer zu der ersten Kraftmessrichtung auftretenden Querkräfte und Momente erfasst werden. Auf diese Weise können vergleichsweise zuverlässig und präzise Kräfte und Momente aus allen Richtungen erfasst und gemessen werden. Wenn weitere Kraftmesseinrichtungen mit einer Ausrichtung parallel oder senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung eingesetzt werden, steigt die Genauigkeit der Messergebnisse zusätzlich an.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive idea, it is provided that at least three force-measuring devices are arranged between the introduction element and the transmission element of the measuring device at a distance from one another and parallel to one another in a first force measuring direction, each of which acts on the introduction element in the first force measuring direction from the transmission element Force component can be measured, and that between the introduction element and the transmission element of the measuring device at least three respectively arranged at an angle to each other and perpendicular to the first direction of force measuring force measuring devices are arranged, each of which can measure a force acting perpendicular to the first force measuring force component. If both the introduction element and the transmission element are each substantially plate-shaped and the first force measuring direction is defined perpendicular to the mutually facing surfaces of the introduction element and the transmission element, three or more force measuring devices are distributed over the base of the measuring device spaced apart such between the introduction element and arranged the transmission element that these three or more force measuring devices can detect and measure substantially exclusively acting along the first force measuring direction forces. With three or more other force measuring devices, which are aligned perpendicular thereto and at an angle to each other, the transverse forces and moments occurring transversely to the first direction of force measurement can be detected. In this way, comparatively reliable and precise forces and moments can be recorded and measured from all directions. If further force measuring devices are used with an orientation parallel or perpendicular to the first force measuring direction, the accuracy of the measurement results increases in addition.

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung kann zwischen der Drehmomenterzeugungsvorrichtung und dem in der Gondel angeordneten Generator angeordnet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es ebenfalls möglich, dass die Messeinrichtung zwischen einem Gehäuse der Gondel und einem Gondelgehäusefundament angeordnet ist, auf welchem die Gondel während eines Messvorgangs festgelegt ist.The measuring device according to the invention can be arranged between the torque generating device and the generator arranged in the nacelle. According to an advantageous embodiment of the inventive concept, it is also possible that the measuring device is arranged between a housing of the nacelle and a gondola housing foundation on which the nacelle is fixed during a measuring operation.

Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

1 einen schematischen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung einer Messeinrichtung zur Erfassung eines Drehmoments in einem Gondelprüfstand,
2 eine schematische Darstellung eines Gondelprüfstands mit einer Messeinrichtung für Drehmomente, die zwischen einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung und einem in einer Gondel angeordneten Generator angeordnet ist,
3 eine schematische Ansicht eines Gondelprüfstands gemäß 2, wobei die Messeinrichtung zur Erfassung von Drehmomenten zwischen einem Gehäuse der Gondel und einem Gondelgehäusefundament angeordnet ist,
4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
5 eine exemplarische Darstellung eines Ausschnitts V der in 4 dargestellten Messeinrichtung mit einer kalibrierten Kraftmesseinrichtung und mit einem in dem Kraftfluss angeordneten Verformungselement,
6 eine schematische Darstellung der Anordnung von sechs Kraftmesseinrichtungen in einer Messeinrichtung, und
7 eine schematische Darstellung der Anordnung von sieben Kraftmesseinrichtungen in einer Messeinrichtung.

Hereinafter, exemplary embodiments of the inventive concept will be explained in more detail, which are illustrated in the drawing. It shows:

1 a schematic process sequence of a method according to the invention for calibrating a measuring device for detecting a torque in a gondola test stand,
2 a schematic representation of a gondola test stand with a torque measuring device which is arranged between a torque generating device and a generator arranged in a nacelle,
3 a schematic view of a gondola test stand according to 2 wherein the measuring device is arranged to detect torques between a housing of the nacelle and a gondola housing foundation,
4 a schematic representation of a side view of a measuring device according to the invention,
5 an exemplary representation of a section V of in 4 illustrated measuring device with a calibrated force measuring device and with a arranged in the power flow deformation element,
6 a schematic representation of the arrangement of six force measuring devices in a measuring device, and
7 a schematic representation of the arrangement of seven force measuring devices in a measuring device.

In 1 ist schematisch ein exemplarischer Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung einer Messeinrichtung eines Gondelprüfstands gezeigt, wobei mit der Messeinrichtung ein von einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung auf einen in einer Gondel angeordneten Generator ausgeübtes Drehmoment erfasst und für die Ermittlung eines Wirkungsgrads der in dem Gondelprüfstand geprüften Gondel verwendet werden kann. In einem ersten Verfahrensschritt 1 werden eine Anzahl von Kraftmesseinrichtungen durch einen unmittelbaren Vergleich mit einem Referenznormal, vorzugsweise ein nationales Referenznormal, kalibriert. Anschließend werden die kalibrierten Kraftmesseinrichtungen zu dem Gondelprüfstand gebracht und in einem zweiten Verfahrensschritt 2 in eine Messeinrichtung so eingesetzt, dass mit den kalibrierten Kraftmesseinrichtungen eine Erfassung eines auf die Messeinrichtung einwirkenden Drehmoments möglich ist. In einem dritten Verfahrensschritt 3 werden mit ebenfalls durch einen unmittelbaren Vergleich mit einem Referenznormal kalibrierten Längenmesseinrichtungen die relevanten Abmessungen der aus den kalibrierten Kraftmesseinrichtungen zusammengesetzten Messeinrichtung erfasst, sodass ausgehend von den Messergebnissen der Kraftmesseinrichtungen in der Messeinrichtung ein auf die Messeinrichtung einwirkendes Drehmoment ermittelt werden kann. Gegebenenfalls können in einem weiteren Verfahrensschritt 4 zusätzlich zu den Kraftmesseinrichtungen auch Dehnungsmesseinrichtungen durch einen unmittelbaren Vergleich mit einem Referenznormal, vorzugsweise ein nationales Referenznormal, kalibriert und zur Messung einer Verformung an Verformungselementen in der Messeinrichtung angeordnet werden. Die Verformungselemente können ebenso wie die kalibrierten Kraftmesseinrichtungen in dem zweiten Verfahrensschritt 2 in die Messeinrichtung eingesetzt werden, um einen störenden Einfluss von unerwünschten Querkräften und Quermomenten zu reduzieren und dadurch die Messungenauigkeit der Messeinrichtung zu verbessern. In einem vor Beginn einer Messung durchgeführten Verfahrensschritt 5 kann ausgehend von den kalibrierten Kraftmesseinrichtungen und den gegebenenfalls verwendeten kalibrierten Dehnungsmesseinrichtungen eine Rückführung der mit der Messeinrichtung erfassten Messergebnisse einer Drehmomentmessung vorgenommen werden und eine Messungenauigkeit der Messeinrichtung abgeschätzt werden.In 1 schematically an exemplary sequence of a method according to the invention for calibrating a measuring device of a gondola test stand is shown, wherein the measuring device detected by a torque generating device on a generator arranged in a nacelle torque detected and used to determine an efficiency of the gondola tested in the nacelle gondola. In a first process step 1 are a number of force measuring devices by a direct comparison with a reference standard, preferably a national reference standard, calibrated. Subsequently, the calibrated force measuring devices are brought to the gondola test stand and in a second process step 2 used in a measuring device so that with the calibrated force measuring devices detecting a force acting on the measuring device torque is possible. In a third process step 3 The relevant dimensions of the measuring device assembled from the calibrated force measuring devices are also detected with a length measuring device calibrated by a direct comparison with a reference standard, so that a torque acting on the measuring device can be determined on the basis of the measurement results of the force measuring devices in the measuring device. Optionally, in a further process step 4 In addition to the force measuring devices and strain gauges by a direct comparison with a reference standard, preferably a national reference standard calibrated and arranged to measure a deformation of deformation elements in the measuring device. The deformation elements as well as the calibrated force measuring devices in the second process step 2 be used in the measuring device to reduce a disturbing influence of undesirable transverse forces and transverse moments, thereby improving the measurement inaccuracy of the measuring device. In a process step performed before the start of a measurement 5 Based on the calibrated force-measuring devices and the optionally used calibrated strain-measuring devices, a feedback of the measurement results of a torque measurement recorded with the measuring device can be made, and a measurement inaccuracy of the measuring device can be estimated.

Ein in den 2 und 3 schematisch dargestellter Gondelprüfstand 6 weist eine Gondel 7 mit einem Gondelgehäuse 8 auf, in welchem ein Generator 9 angeordnet ist. Das Gondelgehäuse 8 mit dem darin angeordneten Generator 9 ist über einen Adapter 10 an einem ortsfest verankerten Gondelgehäusefundament 11 festgelegt. Der Generator 9 ist über ein Getriebe 12 mit einem Rotor 13 verbunden. Der Rotor 13 ist während eines Prüfvorgangs in dem Gondelprüfstand 6 nicht mit Rotorblättern verbunden, sondern mit einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14.One in the 2 and 3 schematically shown gondola test bench 6 has a gondola 7 with a gondola housing 8th on, in which a generator 9 is arranged. The nacelle housing 8th with the generator arranged therein 9 is via an adapter 10 on a fixedly anchored gondola housing foundation 11 established. The generator 9 is about a gearbox 12 with a rotor 13 connected. The rotor 13 is during a test procedure in the gondola test bench 6 not connected with rotor blades, but with a torque generating device 14 ,

Bei der in 2 exemplarisch dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gondelprüfstands 6 ist zwischen einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 und dem Rotor 13 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Messeinrichtung 15 zur Erfassung eines von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 auf den Rotor 13 und damit auf den Generator 9 ausgeübten Drehmoments angeordnet.At the in 2 exemplified embodiment of the gondola test stand according to the invention 6 is between a torque generating device 14 and the rotor 13 an inventively designed measuring device 15 for detecting one of the torque generating device 14 on the rotor 13 and thus on the generator 9 applied torque is arranged.

Bei der in 3 exemplarisch dargestellten alternativen Ausführungsform des Gondelprüfstands 6 ist die Messeinrichtung 15 zwischen dem Gondelgehäuse 8 bzw. dem Adapter 10 und dem Gondelgehäusefundament 11 angeordnet. Mit der Messeinrichtung 15 können die von dem Gondelgehäuse 8 auf das Gondelgehäusefundament 11 ausgeübten Kräfte und Momente erfasst werden, die durch die Ausübung eines Drehmoments von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 auf das Getriebe 12 und den Generator 9 in dem Gondelgehäuse 8 erzeugt werden. Durch eine geeignete Koordinatentransformation kann ausgehend von den Messergebnissen der Messeinrichtung 15 zwischen dem Gondelgehäuse 8 und dem Gondelgehäusefundament 11 das von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 auf den Rotor 13 und damit auf den Generator 9 ausgeübte Drehmoment bestimmt werden. Die Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 ist bei dieser Ausführungsform nur über einen Flansch 16 mit dem Rotor 13 verbunden.At the in 3 exemplified alternative embodiment of the gondola test stand 6 is the measuring device 15 between the nacelle housing 8th or the adapter 10 and the gondola housing foundation 11 arranged. With the measuring device 15 can the from the gondola housing 8th on the gondola housing foundation 11 applied forces and moments are detected by the application of torque from the torque generating device 14 on the gearbox 12 and the generator 9 in the nacelle housing 8th be generated. By a suitable coordinate transformation, starting from the measurement results of the measuring device 15 between the nacelle housing 8th and the gondola housing foundation 11 that of the torque generating device 14 on the rotor 13 and thus on the generator 9 applied torque can be determined. The torque generating device 14 is only a flange in this embodiment 16 with the rotor 13 connected.

In 4 ist eine exemplarische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung 15 schematisch dargestellt. Die Messeinrichtung 15 weist ein Einleitungselement 17 und ein Übertragungselement 18 auf. Das Einleitungselement 17 und das Übertragungselement 18 können beispielsweise mit der Drehmomenterzeugungseinrichtung 14 bzw. mit dem Rotor 13 verbunden werden (siehe Ausführungsbeispiel gemäß 2) oder beispielsweise mit dem Gondelgehäuse 8 und mit dem Gondelgehäusefundament 11 (siehe Ausführungsbeispiel gemäß 3). Die auf das Einleitungselement 17 ausgeübten Kräfte und Momente werden dabei auf das Übertragungselement 18 übertragen. Das Einleitungselement 17 und das Übertragungselement 18 sind jeweils plattenförmig und eben ausgebildet, wobei das Einleitungselement 17 und das Übertragungselement 18 zweckmäßigerweise jeweils eine im Wesentlichen deckungsgleiche kreisrunde, ovale, quadratische oder rechteckige Grundfläche aufweisen können.In 4 is an exemplary embodiment of the measuring device according to the invention 15 shown schematically. The measuring device 15 has an introductory element 17 and a transmission element 18 on. The introductory element 17 and the transmission element 18 For example, with the torque generating device 14 or with the rotor 13 be connected (see embodiment according to 2 ) or for example with the nacelle housing 8th and with the gondola housing foundation 11 (see embodiment according to 3 ). The on the introduction element 17 applied forces and moments are thereby on the transmission element 18 transfer. The introductory element 17 and the transmission element 18 are each plate-shaped and planar, wherein the introduction element 17 and the transmission element 18 expediently each may have a substantially congruent circular, oval, square or rectangular base.

Zwischen dem Einleitungselement 17 und dem Übertragungselement 18 sind bei einer quadratischen oder rechteckigen Grundfläche in jeder Ecke jeweils eine kalibrierte Kraftmesseinrichtung 19 so angeordnet, dass eine von dem Einleitungselement 17 auf das Übertragungselement 18 über die betreffende Kraftmesseinrichtung 19 übertragene und in einer ersten Kraftmessrichtung 20 senkrecht zu den einander zugewandten Oberflächen des plattenförmigen Einleitungselements 17 und des plattenförmigen Übertragungselements 18 gerichtete Kraft erfasst werden kann. Zusätzlich sind längs jeder Seitenkante des Einleitungselements 17 zwischen vorspringenden Ausformungen 21 an dem Einleitungselement 17 und dem Übertragungselement 18, die jeweils in einen Innenraum 22 der Messeinrichtung 15 ragen, jeweils eine weitere kalibrierte Kraftmesseinrichtung 23 angeordnet, mit der eine senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung 20 und im Wesentlichen parallel zu dem plattenförmigen Einleitungselement 17 und dem plattenförmigen Übertragungselement 18 längs der betreffenden Seitenkante gerichtete Kraft erfasst werden kann. Ausgehend von den Messergebnissen der vier Kraftmesseinrichtungen 19 und den vier weiteren Kraftmesseinrichtungen 23 können die auf das Einleitungselement 17 ausgeübten und von dort auf das Übertragungselement 18 übertragenen Kräfte und Momente bestimmt werden. Aus den gemessenen Kräften und Momenten kann dann dasjenige Drehmoment ermittelt werden, welches von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung 14 auf das Getriebe 12 und den Generator 9 ausgeübt wird und dadurch die auf das Einleitungselement 17 ausgeübten Kräfte und Momente erzeugt.Between the introductory element 17 and the transmission element 18 For example, with a square or rectangular base in each corner, there is one calibrated force meter 19 arranged so that one of the introduction element 17 on the transmission element 18 about the relevant force measuring device 19 transmitted and in a first direction of force measurement 20 perpendicular to the mutually facing surfaces of the plate-shaped introduction element 17 and the plate-shaped transmission element 18 directed force can be detected. In addition, along each side edge of the introduction element 17 between protruding formations 21 at the introduction element 17 and the transmission element 18 , each in an interior space 22 the measuring device 15 each one more calibrated force measuring device 23 arranged, with the one perpendicular to the first direction of force measurement 20 and substantially parallel to the plate-shaped introduction element 17 and the plate-shaped transmission element 18 along the relevant side edge directed force can be detected. Based on the measurement results of the four force measuring devices 19 and the four other force measuring devices 23 Can the on the introduction element 17 exerted and from there on the transmission element 18 transmitted forces and moments are determined. From the measured forces and moments can then be determined that torque, which of the torque generating device 14 on the gearbox 12 and the generator 9 is exercised and thereby the on the introduction element 17 generated forces and moments generated.

Die Messungenauigkeit der derart ausgestalteten Messeinrichtung 15 bei einer Drehmomentmessung wird maßgeblich von den jeweiligen Messungenauigkeiten der jeweils gesondert kalibrierten Kraftmesseinrichtungen 19, 23 vorgegeben und kann weniger als 1%, bzw. sogar weniger als 0,1% betragen.The measurement inaccuracy of the thus designed measuring device 15 in a torque measurement is relevant to the respective measurement inaccuracies of each separately calibrated force measuring devices 19 . 23 and may be less than 1%, or even less than 0.1%.

In 5 ist exemplarisch ein Ausschnitt V der in 4 gezeigten Messeinrichtung 15 vergrößert und im Detail dargestellt. Zwischen der auf dem Übertragungselement 18 festgelegten Kraftmesseinrichtung 19 und dem Einleitungselement 17 ist ein Verformungselement 24 angeordnet. Das Verformungselement 24 bildet ein Gelenk und bewirkt, dass im Wesentlichen nur eine in der ersten Kraftmessrichtung 20 gerichtete Kraftkomponente auf die Kraftmesseinrichtung 19 einwirken kann, während störende Querkräfte und Quermomente fast ausschließlich zu einer Verformung des Verformungselements 24 führen, nicht aber die Kraftmessung mit der Kraftmesseinrichtung 19 beeinträchtigen können. Durch kalibrierte Dehnungsmesseinrichtungen 26, die in einem verjüngten Gelengabschnitt des Verformungselements 24 angeordnet sind, können die von Querkräften und Momenten bei dem Verformungselement 24 erzeugten Verformungen erfasst und für die nachfolgende Auswertung der Messwerte der Kraftmesseinrichtungen 19 berücksichtigt werden.In 5 is an example of a section V of in 4 shown measuring device 15 enlarged and shown in detail. Between the on the transmission element 18 specified force measuring device 19 and the introduction element 17 is a deformation element 24 arranged. The deformation element 24 forms a joint and causes substantially only one in the first direction of force measurement 20 directed force component on the force measuring device 19 can act while disturbing lateral forces and transverse moments almost exclusively to a deformation of the deformation element 24 lead, but not the force measurement with the force measuring device 19 can affect. By calibrated strain gauges 26 in a tapered hinge portion of the deformation element 24 are arranged, the of lateral forces and moments in the deformation element 24 detected deformations and for the subsequent evaluation of the measured values of the force measuring devices 19 be taken into account.

In den 6 und 7 sind lediglich exemplarisch verschiedene Ausgestaltungen der Messeinrichtung 15 dargestellt. Die in 6 gezeigte Messeinrichtung 15 weist eine kreisförmige Grundfläche des Einleitungselements 17 und des Übertragungselements 18 auf. In den Eckpunkten eines gedachten gleichseitigen Dreiecks sind jeweils Kraftmesseinrichtungen 19 angeordnet, mit denen in der ersten Kraftmessrichtung 20 senkrecht auf das Übertragungselement 18 gerichtete Kräfte erfasst werden können. Zwischen diesen Eckpunkten, bzw. Kraftmesseinrichtungen 19 sind längs der Dreieckseiten gerichtete Kraftmesseinrichtungen 23 angeordnet, mit denen diejenigen Kräfte erfasst werden können, die senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung 20 und im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des plattenförmigen Übertragungselements 18 gerichtete Kraftkomponenten erfasst werden können.In the 6 and 7 are merely exemplary different embodiments of the measuring device 15 shown. In the 6 shown measuring device 15 has a circular base surface of the introduction element 17 and the transmission element 18 on. At the corners of an imaginary equilateral triangle are each force measuring devices 19 arranged with those in the first direction of force measurement 20 perpendicular to the transmission element 18 directed forces can be detected. Between these corner points, or force measuring devices 19 are force measuring devices directed along the sides of the triangle 23 arranged, with which those forces can be detected, which are perpendicular to the first direction of force measurement 20 and substantially parallel to a surface of the plate-shaped transmission element 18 Directed force components can be detected.

Bei dem in 7 exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Messeinrichtung 15 eine rechteckförmige Grundfläche des plattenförmig und deckungsgleich ausgestalteten Einleitungselements 17 und Übertragungselements 18 auf. In jeder der vier Ecken ist eine Kraftmesseinrichtung 19 angeordnet. Entlang von zwei gegenüberliegenden Seitenkanten ist jeweils eine Kraftmesseinrichtung 23 so angeordnet, dass mit dieser Kraftmesseinrichtung 23 eine senkrecht zu der ersten Kraftmessrichtung 20 und längs der zugeordneten Seitenkante gerichtete Kraftkomponente erfasst und gemessen werden kann. Eine dritte Kraftmesseinrichtung 23 ist zwischen den beiden längs der Seitenkanten ausgerichteten Kraftmesseinrichtungen 23 angeordnet.At the in 7 Exemplary shown embodiment, the measuring device 15 a rectangular base of the plate-shaped and congruent designed inlet element 17 and transmission element 18 on. In each of the four corners is a force measuring device 19 arranged. Along each of two opposite side edges is a respective force measuring device 23 arranged so that with this force measuring device 23 one perpendicular to the first direction of force measurement 20 and along the associated side edge directed force component can be detected and measured. A third force measuring device 23 is between the two along the side edges aligned force measuring devices 23 arranged.

Claims

Method for calibrating a measuring device (15) of a gondola test stand (6), wherein a torque exerted on a generator (9) arranged in a nacelle (7) can be detected with the measuring device (15), characterized in that at least one force measuring device (19 , 23) is calibrated with the aid of a force reference standard and then the at least one calibrated force measuring device (19, 23) is arranged in the measuring device (15) so that with the aid of the at least one calibrated force measuring device (19, 23) one along a predetermined direction of force action the force applied to the calibrated force measuring device (19, 23) can be measured, and the torque exerted on the measuring device (15) and the force that generates the force can be determined so that it is possible to return the measurement results of the torque measurement of the measuring device (15) to the force reference standard.

Method according to Claim 1 , characterized in that at least one strain gauge is calibrated by means of a force reference standard and then the at least one calibrated strain gauge in the measuring device (15) is arranged so that with the aid of at least one calibrated strain gauge deformation of the measuring device (15) is detected, the is effected by a force exerted on the measuring device (15) torque, and with the aid of the calibrated strain gauge on the measuring device (15) applied torque can be determined so that a return of the measurement results of the measuring device (15) on the force reference standard is possible.

Method according to Claim 2 , characterized in that the strain gauge is arranged on a deformation element in a power flow also acting on a calibrated force measuring device (19, 23) and the accuracy of the calibrated force measuring device is improved by measuring the deformation of the deformation element caused by an undesired transverse force.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (15) between a torque generating device (14) and a rotor (13) of the generator (9) of the nacelle (7) is arranged.

Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the measuring device (15) between a nacelle housing (8) of the nacelle (7) and a nacelle housing foundation (11) is arranged and that on the basis of one of the measuring device (15) detected torque which the nacelle housing (8) the gondola housing foundation (11) exerts, by a coordinate transformation, a torque exerted by a torque generating device (14) on a rotor (13) of the generator (9) of the nacelle (7) is determined.

Method according to Claim 5 , characterized in that during a measuring operation, a distance between a reference point on the gondola housing foundation (11) and the rotor (13) of the generator (9) of the nacelle (7) determined and taken into account for the determination of the torque exerted on the rotor (15) becomes.

A gondola test stand (6) having a measuring device (15) with which a torque exerted by a torque generating device (14) on a generator (9) in the nacelle (7) can be detected, the measuring device (15) having an introduction element (17) which is supported on a transmission element (18) via a plurality of force-measuring devices (19, 23), wherein the force-measuring devices (19, 23) are calibrated by means of a force reference standard and are thus arranged between the introduction element (17) and the transmission element (18), in that with the aid of the force-measuring devices (19, 23) it is possible to detect a force exerted by the introduction element (17) on the transmission element (18) along a predetermined direction of force action, and above that the torque exerted on the measuring device (15) can be determined, so that a Return of the measurement results of the measuring device (15) to a force reference standard is possible.

Gondola test bench (6) after Claim 7 , characterized in that between the introduction element (17) and the transmission element (18) of the measuring device (15) in a force acting on a calibrated force measuring device (19, 23) force flow at least one deformation element is arranged with a calibrated at a force reference standard strain gauge and through the measurement of deformation of the deformation element caused by an undesired lateral force improves the accuracy of the calibrated force measuring device (19, 23).

Gondola test bench (6) after Claim 7 or Claim 8 , characterized in that between the introduction element (17) and the transmission element (18) of the measuring device (15) at least three spaced apart and each arranged parallel to each other in a first direction of force measuring force measuring means (19) are arranged, each one in the first direction of force the transmission element (18) can measure the force component acting on the introduction element (17), and that between the introduction element (17) and the transmission element (18) of the measuring device (15) at least three force measuring devices each at an angle to each other and perpendicular to the first direction of force measurement (23) are arranged, each of which can measure a force component acting perpendicular to the first force measuring direction.

Gondola test bench (6) after one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the measuring device (15) between a housing (8) of the nacelle (7) and a gondola housing foundation (11) is arranged, on which the nacelle (7) is fixed during the performance of a measuring operation.