一種用于兆瓦級風力發電機葉片的全尺寸結構疲勞試驗裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，它包括用于支撐試驗風電葉片(2)的疲勞試驗臺(1)、對風電葉片(2)施加循環載荷的激振系統、以及過程監測與記錄系統。該裝置結構設計合理，操作方便，可以通過控制加載截面處的振幅，達到控制葉片加載載荷的目的，實現振幅、加載頻率及加載載荷的協調控制，從而通過實現葉片加載截面處振幅變化的精確測量，保證葉片疲勞加載載荷的精確控制，該疲勞實驗系統可實現1-5MW風電葉片的疲勞試驗，適用范圍廣泛，而且運行成本低、運行過程平穩。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種疲勞試驗裝置，具體涉及一種用于兆瓦級風力發電機葉片的全尺寸結構疲勞試驗裝置。
技術介紹
風力發電機組的各組成部分中，葉片是將風能轉換成機械能的重要部件，其結構、強度和穩定性對風力機組的可靠性起著重要作用。在葉片測試及認證過程中，全尺寸結構靜態測試可用于評價葉片的剛度及極限強度，葉片的設計使用壽命最少為二十年，在機組運行的實際過程中，由于葉片長期受到各種外界環境以及風剪切力、湍流等動態載荷的組合影響，可能產生疲勞破壞，因此，對于風力發電機葉片，其設計使用壽命取決于疲勞載荷而不是極限載荷，除對其進行全尺寸結構靜態測試外，還需對其施加循環疲勞載荷進行全尺寸結構疲勞測試，以測試其耐疲勞強度。由于對葉片施加疲勞荷載時，葉片材料仍處于線彈性階段，荷載與變形成線性關系。因此目前普遍采用的疲勞試驗技術主要以控制特定截面處變形來實現加載載荷的控制。疲勞試驗的工作頻率主要以定頻的方式進行，加載頻率與葉片的實際交變載荷具有較大差距，而且缺乏有效的葉片變形連續測量技術，導致實際加載載荷的準確性難以保證，因此研發設計一套能實現葉片振幅、加載頻率及加載載荷協調控制的風力發電機葉片的疲勞試驗裝置具有重要意義。
技術實現思路
本技術的目的是為了解決現有疲勞試驗技術的不足，提供一種結構設計合理，操作方便，可以通過控制加載截面處的振幅，達到控制葉片加載載荷的目的，實現振幅、加載頻率及加載載荷的協調控制，適用于兆瓦級風力發電機葉片全尺寸結構疲勞試驗的裝置。技術方案為了實現以上目的，本技術采取的技術方案如下一種用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，它包括用于支撐試驗風電葉片的疲勞試驗臺、對風電葉片施加循環載荷的激振系統、以及過程監測與記錄系統。作為優選方案，以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述風電葉片與疲勞試驗臺通過法蘭螺栓連接。作為優選方案，以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述激振系統包括安裝在葉片上的夾具和支架、裝配有減速機的伺服電機、安裝在減速機上的帶質量塊的偏心輪及用來控制伺服電機的變頻器，所述的支架通過螺栓與夾具連接，裝配有減速機的伺服電機通過螺栓連接安裝在支架上，所述的伺服電機的轉速由變頻器的輸出頻率控制。本技術提供的激振系統采用偏心輪旋轉激勵法，適用共振激勵法原理，通過將初始激勵頻率設定為葉片的固有振動頻率，控制偏心輪轉速，激振裝置與葉片產生共振，從而實現對葉片施加交變恒幅荷載。并且激振系統中輸入的初始激勵頻率可以調節，偏心輪重量可以調節，該初始激勵頻率及偏心輪重量的大小對使葉片揮舞需要的加載載荷的大小有影響，對葉片特定截面處的振幅大小有影響，因此，通過調節初始激勵頻率或偏心輪重量的大小,可以調節或確定加載載荷的大小。本技術提供的激振系統，其中所述變頻器輸出頻率設置主要依據風電葉片在裝配激振系統后在 車舞方向振動的固有頻率。并且所述風電葉片在揮舞方向振動的固有頻率可通過頻率測試裝置預先測試而確定。作為優選方案，以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述過程監測與記錄系統包括用于采集位移數據變化的激光位移傳感器及對數據進行記錄、處理、監控的計算機系統，所述的激光位移傳感器安裝固定在風電葉片加載截面下方，所述激光位移傳感器通過數據轉化接口連接在計算機系統上。 本技術所述的計算機系統可實現數據采集、風電葉片加載截面處位移變化曲線及振幅的實時顯示與存儲，以及風電葉片揮舞次數的實時顯示與累計。該系統不僅可以通過設置初始激勵頻率或調節偏心輪重量，來控制加載截面處的振幅，達到控制葉片加載載荷的目的，實現振幅、加載頻率及加載載荷的協調控制，同時可以通過監控加載截面處的振幅變化，來監測疲勞試驗過程中葉片結構強度與剛度的變化。有益效果本技術提供的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置和現有技術相比具有如下優點本技術提供的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，結構設計合理，操作方便，可以通過控制特定截面處的振幅，達到控制葉片加載載荷的目的，實現振幅、力口載頻率及加載載荷的協調控制，從而通過實現葉片加載截面處振幅變化的精確測量，保證葉片疲勞加載載荷的精確控制，該疲勞實驗系統可實現1-5MW風電葉片的疲勞試驗，適用范圍廣泛，而且運行成本低、運行過程平穩。附圖說明圖I是本技術所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的全尺寸結構疲勞試驗裝置的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例，進一步闡明本技術，應理解這些實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍，在閱讀了本技術之后，本領域技術人員對本技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。如圖I所示，一種用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，它包括用于支撐試驗風電葉片(2)的疲勞試驗臺(I)、對風電葉片(2)施加循環載荷的激振系統、以及過程監測與記錄系統。所述風電葉片(2)與疲勞試驗臺(I)通過法蘭螺栓連接。以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述激振系統包括安裝在葉片上的夾具(3-1)和支架(3-2)、裝配有減速機的伺服電機(3-3)、安裝在減速機上的帶質量塊的偏心輪(3-4)及用來控制伺服電機(3-3)的變頻器(3-5)，所述的支架(3-2)通過螺栓與夾具(3-1)連接，裝配有減速機的伺服電機(3-3)通過螺栓連接安裝在支架(3-2)上。以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述過程監測與記錄系統包括用于采集位移數據變化的激光位移傳感器(4-1)及對數據進行記錄、處理、監控的計算機系統(4-2)，激光位移傳感器(4-1)與計算機系統(4-2)通過專用信號線或無線傳輸相連。以上所述的用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，所述的激光位移傳感器(4-1)安裝固定在風電葉片(2)加載截面下方，所述激光位移傳感器(4-1)通過數據轉化接口連接在計算機系統(4-2)上。測試固有頻率，計算風電葉片(2)加載界面處的振幅，設置變頻器(3-5)輸出頻率為風電葉片(2)固有頻率，啟動激振系統，同時開啟數據監測與記錄系統，顯示與記錄風電葉片(2)振動次數、加載界面處位移變化曲線、加載界面處振幅等數據，通過調節偏心輪(3-4)重量或變頻器(3-5)輸出頻率，使加載界面處振幅達到計算值。 本技術提供的試驗裝置實際使用時，將測試葉片(2)通過法蘭螺栓固定在疲勞試驗臺(I)上，通過在葉片(2)加載截面處安裝偏心輪(3-4)激振器，應用共振激勵法對葉片(2)施加循環激勵載荷；其次，設計并建立風電葉片(2)疲勞試驗過程監測及記錄系統，實現葉片(2)加載截面處振動位移變化曲線的時時顯示與記錄，以及葉片振動次數的累計與記錄，并通過控制加載截面處的振幅，達到控制葉片加載載荷的目的，實現振幅、力口載頻率及加載載荷的協調控制，同時可以通過監控特定截面處的位移變化，來監測疲勞試驗過程中葉片結構強度與剛度的變化。以上所述僅是本技術的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本技術的保護范圍。權利要求1.一種用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，其特征在于，它包括用于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于兆瓦級風力發電機葉片的疲勞試驗裝置，其特征在于，它包括用于支撐試驗風電葉片(2)的疲勞試驗臺(1)、對風電葉片(2)施加循環載荷的激振系統、以及過程監測與記錄系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永，劉衛生，喬光輝，李忠祥，徐陽，武莉萍，
申請(專利權)人：連云港中復連眾復合材料集團有限公司，
類型：實用新型
國別省市：