專利名稱：一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于風(fēng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)的檢測(cè)裝置，具體的說是一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源的枯竭和環(huán)境污染問題迫在眉睫，風(fēng)能是一種清潔無污染的綠色可再生能源，世界各國都在重點(diǎn)研究和開發(fā)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)近年來得到國際風(fēng)能屆的普遍重視，它具有不受風(fēng)向影響，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 垂直軸風(fēng)輪是垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要部件之一，其結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)的設(shè)計(jì)或選取直接影響著垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作性能。垂直軸風(fēng)輪的理論分析計(jì)算由于受到模型簡化、條件假設(shè)等限制，使得風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效果與預(yù)期性能指標(biāo)有差別，因此垂直軸風(fēng)輪在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)或加工完成后都要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以進(jìn)行性能分析和數(shù)據(jù)修正，風(fēng)洞試驗(yàn)研究可以彌補(bǔ)理論分析的不足之處，為風(fēng)機(jī)整體性能參數(shù)優(yōu)化提供了既有效又可行的方法手段。 例如一種簡捷型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的風(fēng)洞試驗(yàn)裝置(ZL201020253480.X)可為垂直軸風(fēng)輪設(shè)計(jì)提供優(yōu)化的試驗(yàn)性能參數(shù)和發(fā)電機(jī)匹配設(shè)計(jì)參數(shù)，該風(fēng)洞試驗(yàn)裝置在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)可以模擬風(fēng)場進(jìn)行垂直軸風(fēng)輪性能試驗(yàn)探索。然而試驗(yàn)表明，試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)力計(jì)與風(fēng)輪之間采用帶連接方式，皮帶張緊力、皮帶與風(fēng)輪法蘭之間的摩擦力以及風(fēng)力變化對(duì)測(cè)力計(jì)的測(cè)試精度影響較大，致使垂直軸風(fēng)輪特性參數(shù)的定量分析結(jié)果誤差較大，不能反映風(fēng)輪的真實(shí)特性，同時(shí)，試驗(yàn)人員在進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)記錄時(shí)，暴露在風(fēng)速影響范圍之內(nèi)，工作環(huán)境惡劣。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，而且測(cè)量得出的數(shù)據(jù)精度高，能夠反映風(fēng)輪的真實(shí)特性。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，包括風(fēng)洞本體和設(shè)置風(fēng)洞本體出風(fēng)端一側(cè)的風(fēng)速儀，還設(shè)有風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述的風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)主要由支撐架、上支撐板、下支撐板和測(cè)量儀器組成，支撐架垂直設(shè)置在底座上，上支撐板和下支撐板呈上下間隔垂直設(shè)置在支撐架上，風(fēng)輪試件設(shè)置在上支撐板和下支撐板之間，風(fēng)輪試件上端的風(fēng)輪中心軸通過套筒聯(lián)軸器與設(shè)置在上支撐板的上支撐軸連接，在下支撐板上設(shè)有與上支撐軸同軸線設(shè)置的下支撐軸，風(fēng)輪試件下端的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸連接，測(cè)試儀器套裝在下支撐軸上，所述的測(cè)試儀器由轉(zhuǎn)速計(jì)、耦合器和磁粉加載器構(gòu)成，在風(fēng)輪試件下端面與下支撐板之間的下支撐軸上依次設(shè)有轉(zhuǎn)速計(jì)、耦合器和磁粉加載器，磁粉加載器的轉(zhuǎn)子、耦合器的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速計(jì)的測(cè)量齒輪盤依次通過緊固件聯(lián)接，轉(zhuǎn)速計(jì)的測(cè)量齒輪盤通過連接套筒與風(fēng)輪試件端面聯(lián)接，耦合器的定子和磁粉加載器的定子分別固聯(lián)在下支撐板上；風(fēng)速儀、轉(zhuǎn)速計(jì)、耦合器和磁粉加載器信號(hào)輸出線分別與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，在支撐架上還設(shè)有用于調(diào)整上支撐板和下支撐板垂直間距的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)。所述的風(fēng)輪試件的中心和風(fēng)洞本體的中心高度相等。所述的風(fēng)速儀、轉(zhuǎn)速計(jì)、耦合器和磁粉加載器信號(hào)輸出線與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所述的風(fēng)輪試件下端面的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸通過楔口連接，在其連接處的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸的外圓周面上套設(shè)有限位套筒。所述轉(zhuǎn)速計(jì)的測(cè)量齒輪盤、耦合器的轉(zhuǎn)子和磁粉加載器的轉(zhuǎn)子分別套設(shè)在下支撐軸上。所述轉(zhuǎn)速計(jì)上的光電探頭固定在耦合器的定子上，光電探頭對(duì)應(yīng)測(cè)量齒輪盤設(shè)置。所述的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)主要由支撐立柱、設(shè)置在支撐架上的調(diào)整螺桿I和調(diào)整螺桿 II構(gòu)成，調(diào)整螺桿I和調(diào)整螺桿II同軸線設(shè)置，兩根支撐立柱通過支架固聯(lián)在支撐架的兩側(cè)，在上支撐板的內(nèi)側(cè)兩邊設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，分別套裝在支撐立柱上，調(diào)整螺桿I與上支撐板上的螺母套I螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿I的一端設(shè)有調(diào)整手輪I ；在下支撐板的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，分別套裝在支撐立柱上，調(diào)整螺桿II與下支撐板上的螺母套II螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿II的一端設(shè)有調(diào)整手輪II ；所述的上支撐板和下支撐板上均設(shè)有鎖緊螺母。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型通過在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上依次設(shè)置轉(zhuǎn)速計(jì)、耦合器和磁粉加載器，轉(zhuǎn)速計(jì)的測(cè)量齒輪盤、耦合器的轉(zhuǎn)子和磁粉加載器的轉(zhuǎn)子分別通過緊固件連接，并通過連接套筒與風(fēng)輪試件的端面連接，克服了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量的不穩(wěn)定性，通過數(shù)據(jù)處理軟件將測(cè)量信號(hào)記錄下來，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理可得到測(cè)試風(fēng)輪的動(dòng)態(tài)參數(shù)(風(fēng)速V，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n，風(fēng)輪輸出功率EM，風(fēng)能利用效率η等)，不僅測(cè)量得出的數(shù)據(jù)精度高，而且能夠反映風(fēng)輪的真實(shí)特性；其次在實(shí)驗(yàn)過程中工作人員不需要暴露在風(fēng)速影響范圍之內(nèi)，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。2、本實(shí)用新型中風(fēng)輪試件負(fù)載情況由磁粉加載器實(shí)施加載力矩以模擬發(fā)電機(jī)的工況。它以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁電流為控制手段，達(dá)到控制力矩或傳遞力矩的目的。磁粉加載器的轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪試件聯(lián)接，定子固定在機(jī)架上。激磁線圈通電時(shí)形成磁場，磁粉在磁場作用下磁化，形成磁粉鏈，并在固定的導(dǎo)磁體與轉(zhuǎn)子間聚合，靠磁粉的結(jié)合力和摩擦力實(shí)現(xiàn)力矩加載。激磁電流消失時(shí)磁粉處于自由松散狀態(tài)，加載力矩解除。磁粉加載器體積小， 重量輕，激磁功率小，其輸出力矩與激磁電流呈良好的線性關(guān)系，而與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)，并具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。而且整個(gè)設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、調(diào)節(jié)方便、易于安裝維護(hù)、可大大減輕實(shí)驗(yàn)人員工作強(qiáng)度等特點(diǎn)。3、該試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)裝置通過上下支撐板固定風(fēng)輪中心軸，其上端采用套筒聯(lián)軸器固定，風(fēng)輪中心軸下端通過限位套筒穩(wěn)固，并在下支撐軸上依次套設(shè)測(cè)量儀器，測(cè)量儀器的轉(zhuǎn)子部分通過連接套筒與葉輪試件端面連接，該種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能好，檢測(cè)精度高，而且通用性較好，試件更換性強(qiáng)，能為垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)輪的性能測(cè)試和發(fā)電機(jī)匹配參數(shù)的確定提供良好的通用試驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。例如本試驗(yàn)裝置可為垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的三戟消渦風(fēng)輪(ZL200810049517.4)、垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的魚脊線葉板升力風(fēng)輪(申請(qǐng)?zhí)?br> 4201010140707. 4)、升阻融合翼板型垂直軸風(fēng)輪(申請(qǐng)?zhí)?01010572822. 9)等提供高精度、 高效率的性能測(cè)試平臺(tái)。同時(shí)也為垂直軸風(fēng)輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定、空氣動(dòng)力學(xué)性能分析以及相似模型分析等提供有力的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。

圖1是本實(shí)用新型的主視圖。圖2是本實(shí)用新型的左視圖。圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)速計(jì)的設(shè)置方式示意圖。圖5是本實(shí)用新型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)流示意圖。圖中標(biāo)記1、底座，2、支撐架，3、調(diào)整螺桿II，4、螺母套II，5、調(diào)整手輪II，6、調(diào)整手輪I，7、鎖緊螺母，8、螺母套I，9、調(diào)整螺桿I，10、支架，11、支撐立柱，12、上支撐板，13、 上支撐軸，14、風(fēng)輪中心軸，15、套筒聯(lián)軸器，16、風(fēng)輪試件，17、連接套筒，18、限位套筒，19、 光電探頭，20、轉(zhuǎn)速計(jì)，21、耦合器，22、磁粉加載器，23、下支撐軸，24、下支撐板，25、風(fēng)洞本體，沈、風(fēng)速儀，27、測(cè)量齒輪盤，28、固定架。
具體實(shí)施方式
如圖所示，一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，主要由風(fēng)洞本體25、風(fēng)速儀 26、風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過風(fēng)洞本體25提供測(cè)試用的風(fēng)源，在風(fēng)洞本體25的出風(fēng)端依次設(shè)置風(fēng)速儀26和風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)，所述的風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)主要由支撐架2、上支撐板12、下支撐板M和測(cè)量儀器促成，上支撐板12和下支撐板M呈上下間隔設(shè)置在支撐架2上，風(fēng)輪試件16固定在上支撐板12和下支撐板M之間，其中風(fēng)輪試件上端伸出的風(fēng)輪中心軸14通過套筒聯(lián)軸器15與設(shè)置在上支撐板12上的上支撐軸13連接，在下支撐板 24上設(shè)有與上支撐軸13同軸線設(shè)置的下支撐軸23，風(fēng)輪試件下端伸出的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸23通過楔口連接，并利用限位套筒18限位，調(diào)整上支撐板12、下支撐板M的位置使風(fēng)輪軸穩(wěn)固固定，測(cè)試儀器套裝在下支撐軸23上，所述的測(cè)試儀器由轉(zhuǎn)速計(jì)20、耦合器21 和磁粉加載器22構(gòu)成，此處的耦合器21可采用盤式耦合器，在風(fēng)輪試件下端面與下支撐板之間的下支撐軸23上依次設(shè)有轉(zhuǎn)速計(jì)20、耦合器21和磁粉加載器22，也就是說轉(zhuǎn)速計(jì)20 的測(cè)量齒輪盤27、耦合器21的轉(zhuǎn)子和磁粉加載器22的轉(zhuǎn)子分別套裝在下支撐軸23上，磁粉加載器33的轉(zhuǎn)子、耦合器21的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速計(jì)20的測(cè)量齒輪盤27依次通過螺栓聯(lián)接，最上端轉(zhuǎn)速計(jì)20的測(cè)量齒輪盤27并通過緊固件與連接套筒17的一端連接，連接套筒17的另一端通過緊固件風(fēng)輪試件16端面聯(lián)接，耦合器21的定子和磁粉加載器22的定子分別與垂直設(shè)置在下支撐板M上的側(cè)板固定連接；轉(zhuǎn)速計(jì)20的光電探頭19固定在盤式耦合器的定子上；風(fēng)速儀26輸出的風(fēng)速信號(hào)、轉(zhuǎn)速計(jì)20輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)、耦合器21輸出的扭矩信號(hào)和磁粉加載器22輸出的加載力矩信號(hào)的分別輸入A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端輸入至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在支撐架2上還設(shè)有用于調(diào)整上支撐板12和下支撐板M垂直間距的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于實(shí)時(shí)調(diào)整上支撐板12和下支撐板M的位置并使風(fēng)輪軸穩(wěn)固固定。本實(shí)用新型所采用的上支撐板12和下支撐板M均為鋼板焊接件；而且試驗(yàn)臺(tái)底座1、上下支撐板上均布置有加強(qiáng)筋，此種結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，使得測(cè)試的數(shù)據(jù)更為精確。
5[0024]所述的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)主要由支撐立柱11、設(shè)置在支撐架2上的調(diào)整螺桿I 7和調(diào)整螺桿II 3構(gòu)成，調(diào)整螺桿I 9和調(diào)整螺桿II 3同軸線設(shè)置，支撐架2垂直設(shè)置在底座1上， 兩根支撐立柱11分別通過支架10固聯(lián)在支撐架2的兩側(cè)，上支撐板12的內(nèi)側(cè)兩邊設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，上支撐板12通過兩個(gè)導(dǎo)向孔套裝在支撐立柱11上，使上支撐板水平放置，調(diào)整螺桿I 9與上支撐板12上的螺母套I 8螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿I 9的一端設(shè)有調(diào)整手輪 I 6，旋動(dòng)調(diào)整手輪I 6可以使上支撐板12沿支撐立柱11滑動(dòng)以調(diào)整其位置，調(diào)整結(jié)束后通過上支撐板上的鎖緊螺母7固緊；下支撐板M的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，下支撐板通過兩個(gè)導(dǎo)向孔套裝在支撐立柱11上，使下支撐板M水平放置，調(diào)整螺桿II 3與下支撐板M上的螺母套II 4螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿II 3的一端設(shè)有調(diào)整手輪II 5，旋動(dòng)調(diào)整手輪II 5可以使下支撐板M沿支撐立柱11滑動(dòng)，調(diào)整其位置，調(diào)整結(jié)束后通過鎖緊螺母固緊；配合使用可調(diào)節(jié)風(fēng)輪試件的高度。所述的風(fēng)洞本體25為兩端開口的中空筒狀結(jié)構(gòu)，其主要由依次連接的風(fēng)洞擴(kuò)散段、風(fēng)洞整流段及風(fēng)洞收縮段組成，在風(fēng)洞擴(kuò)散段的入口端設(shè)有風(fēng)機(jī)，本專利中所采用的風(fēng)洞本體與一種簡捷型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的風(fēng)洞試驗(yàn)裝置(ZL201020253480. X)所采用的風(fēng)洞本體原理相同，舉例說明；所采用的試驗(yàn)測(cè)試風(fēng)源為一種低速開口直流式風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，其出風(fēng)口為矩形截面，截面尺寸為0. 9mX0. 9m，風(fēng)洞出風(fēng)口中心高1. 3m,出口風(fēng)速 0 25m/s可調(diào)。試驗(yàn)用垂直軸風(fēng)輪試件高度0. 5 0. 9m，風(fēng)輪高徑比彡1。本裝置在進(jìn)行垂直軸風(fēng)輪性能測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，采用下述方式安裝風(fēng)輪試件分別旋動(dòng)調(diào)整手輪I和調(diào)整手輪II，使上支撐板上行和下支撐板下行，待空間足夠時(shí)，將風(fēng)輪試件放置其中，使風(fēng)輪下端伸出的中心軸與下支撐軸的楔口接合；然后將風(fēng)輪上端伸出的中心軸與上支撐板上的上支撐軸通過套筒聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接；同時(shí)旋動(dòng)調(diào)整手輪I和調(diào)整手輪 II，調(diào)整風(fēng)輪試件的鉛垂高度，使風(fēng)輪的中心與風(fēng)洞出風(fēng)口中心高度相同；緊固上、下支撐板的鎖緊螺母固定上下支撐板，即完成風(fēng)輪試件的安裝并可進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。安裝過程中，為保證風(fēng)輪中心軸穩(wěn)固固定及適當(dāng)?shù)娘L(fēng)輪中心高度，在調(diào)整上下支撐板位置時(shí)，可在風(fēng)輪底盤與連接套筒之間加裝橡膠墊以利于調(diào)整，風(fēng)輪試件拆卸過程與安裝過程相反。本裝置的垂直軸風(fēng)輪性能測(cè)試試驗(yàn)內(nèi)容包括低速開口直流式風(fēng)洞由交流變頻調(diào)速器通過調(diào)節(jié)電源頻率控制來流風(fēng)速的大小(可實(shí)現(xiàn)0 — 25m/s風(fēng)速變化)，垂直軸風(fēng)輪試件將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，風(fēng)速儀采集來流風(fēng)速V，盤式耦合器檢測(cè)風(fēng)輪試件的輸出扭矩T， 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速η通過安裝在盤式耦合器上的光電探頭19測(cè)量得到，光電探頭19內(nèi)設(shè)有磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，磁粉加載器施加加載力矩Td以模擬發(fā)電機(jī)的工況，性能測(cè)試參數(shù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊等數(shù)據(jù)采集元件變換為計(jì)算機(jī)可讀式數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)放置在試驗(yàn)臺(tái)架外側(cè)遠(yuǎn)端， 試驗(yàn)人員通過顯示器讀取數(shù)據(jù)處理信息或數(shù)據(jù)直接記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)。本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法具體步驟如下1、將垂直軸風(fēng)輪試件安裝至試驗(yàn)臺(tái)上，并調(diào)整風(fēng)輪試件的中心高與風(fēng)洞本體的中心高相同；2、風(fēng)輪試件底盤通過連接套筒與測(cè)試儀器套件的轉(zhuǎn)子固聯(lián)，緊固上下支撐板、并調(diào)整鎖緊螺母等固定上下支撐板，完成風(fēng)輪試件的安裝；3、測(cè)試儀器盤式耦合器、轉(zhuǎn)速計(jì)和磁粉加載器與數(shù)據(jù)采集器相連接；4、數(shù)據(jù)采集器與處理計(jì)算機(jī)相連接；[0033]5、啟動(dòng)低速開口直流式風(fēng)洞，利用變頻器調(diào)整風(fēng)速在0 25m/s之間變化，測(cè)量風(fēng)輪在空載和各種負(fù)載情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)特性；6、風(fēng)輪試件負(fù)載情況由磁粉加載器實(shí)施加載力矩以模擬發(fā)電機(jī)的工況，輸出信號(hào)產(chǎn)生激勵(lì)電流，磁化磁粉形成加載力矩，調(diào)節(jié)激磁電流大小可調(diào)整力矩變化；7、風(fēng)輪測(cè)試信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳給處理計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)處理軟件將信號(hào)記錄下來，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理可得到測(cè)試風(fēng)輪的動(dòng)態(tài)參數(shù)(風(fēng)速V，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n，風(fēng)輪輸出功率 EM，風(fēng)能利用效率η等)。圖5為本實(shí)用新型的風(fēng)輪性能檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)流示意圖。在進(jìn)行風(fēng)輪試件的空載和負(fù)載特性試驗(yàn)時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n通過磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量得到，圖4中，轉(zhuǎn)速計(jì)的測(cè)量齒輪盤通過連接套筒與風(fēng)輪試件固聯(lián)，齒輪齒數(shù)為z，轉(zhuǎn)速計(jì)的光電探頭19通過固定架觀安裝在盤式耦合器定子上，定子固定在下支撐板上。齒輪隨風(fēng)輪試件旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一齒，就產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，風(fēng)輪每轉(zhuǎn)將產(chǎn)生ζ個(gè)電脈沖信號(hào)，其測(cè)頻為
fl/ =——Xz( 1)
60因此，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n (r/min)為
,60n = fx——(2)
ζ風(fēng)能功率EW可根據(jù)空氣密度P、風(fēng)輪掠風(fēng)面積A和風(fēng)速V來計(jì)算
1 ,Bw = -xpxAxVs(3)磁粉加載器施加加載力矩Td以模擬發(fā)電機(jī)的工況，此時(shí)，風(fēng)輪輸出功率EM可根據(jù)盤式耦合傳感器所檢測(cè)得到的風(fēng)輪扭矩T和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n來計(jì)算
2πEm =——χΤκ (4)
60風(fēng)輪的風(fēng)能利用效率η
β？7="^(5)。
iiW
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，包括風(fēng)洞本體(25)和設(shè)置風(fēng)洞本體出風(fēng)端一側(cè)的風(fēng)速儀(26)，其特征在于還設(shè)有風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述的風(fēng)輪性能試驗(yàn)臺(tái)主要由支撐架(2)、上支撐板(12)、下支撐板(24)和測(cè)量儀器組成，支撐架(2) 垂直設(shè)置在底座(1)上，上支撐板(12)和下支撐板(24 )呈上下間隔垂直設(shè)置在支撐架(2 ) 上，風(fēng)輪試件(16)設(shè)置在上支撐板和下支撐板之間，風(fēng)輪試件(16)上端的風(fēng)輪中心軸通過套筒聯(lián)軸器(15)與設(shè)置在上支撐板(12)的上支撐軸(13)連接，在下支撐板(24)上設(shè)有與上支撐軸(13)同軸線設(shè)置的下支撐軸(23)，風(fēng)輪試件(16)下端的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸(23)連接，測(cè)試儀器套裝在下支撐軸(23)上，所述的測(cè)試儀器由轉(zhuǎn)速計(jì)(20)、耦合器(21) 和磁粉加載器(22)構(gòu)成，在風(fēng)輪試件下端面與下支撐板之間的下支撐軸(23)上依次設(shè)有轉(zhuǎn)速計(jì)(20)、耦合器(21)和磁粉加載器(22)，磁粉加載器(22)的轉(zhuǎn)子、耦合器(21)的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速計(jì)(20)的測(cè)量齒輪盤依次通過緊固件聯(lián)接，轉(zhuǎn)速計(jì)(20)的測(cè)量齒輪盤(27)通過連接套筒(17)與風(fēng)輪試件(16)端面聯(lián)接，耦合器(21)的定子和磁粉加載器(22)的定子分別固聯(lián)在下支撐板上(24);風(fēng)速儀(26)、轉(zhuǎn)速計(jì)(20)、耦合器(21)和磁粉加載器(22)信號(hào)輸出線分別與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，在支撐架(2)上還設(shè)有用于調(diào)整上支撐板(12)和下支撐板(24)垂直間距的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述的風(fēng)輪試件(16)的中心和風(fēng)洞本體(25)的中心高度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述的風(fēng)速儀(26)、轉(zhuǎn)速計(jì)(20)、耦合器(21)和磁粉加載器(22)信號(hào)輸出線與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述的風(fēng)輪試件(16)下端面的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸(23)通過楔口連接，在其連接處的風(fēng)輪中心軸與下支撐軸的外圓周面上套設(shè)有限位套筒(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)速計(jì)(20)的測(cè)量齒輪盤(27)、耦合器(21)的轉(zhuǎn)子和磁粉加載器(22)的轉(zhuǎn)子分別套設(shè)在下支撐軸(23)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)速計(jì)(20 )上的光電探頭(19 )固定在耦合器(21)的定子上，光電探頭(19 )對(duì)應(yīng)測(cè)量齒輪盤(27)設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)主要由支撐立柱(11)、設(shè)置在支撐架(2)上的調(diào)整螺桿I (9)和調(diào)整螺桿II (3)構(gòu)成，調(diào)整螺桿I (9)和調(diào)整螺桿II (3)同軸線設(shè)置，兩根支撐立柱(11)通過支架 (10)固聯(lián)在支撐架(2)的兩側(cè)，在上支撐板(12)的內(nèi)側(cè)兩邊設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，分別套裝在支撐立柱(11)上，調(diào)整螺桿I (9)與上支撐板(12)上的螺母套I (8)螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿I (9)的一端設(shè)有調(diào)整手輪I (6);在下支撐板(24)的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)向孔，分別套裝在支撐立柱(11)上，調(diào)整螺桿II (3)與下支撐板(24)上的螺母套II (4)螺旋聯(lián)接，在調(diào)整螺桿 II (3)的一端設(shè)有調(diào)整手輪II (5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，其特征在于所述的上支撐板(12)和下支撐板(24)上均設(shè)有鎖緊螺母(J)。
專利摘要一種垂直軸風(fēng)輪性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)裝置，涉及一種用于風(fēng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)的檢測(cè)裝置，該裝置設(shè)有試驗(yàn)臺(tái)架，在試驗(yàn)臺(tái)架上固定有兩根支撐立柱；上下支撐板分別水平套裝在支撐立柱上，各自通過調(diào)整螺桿進(jìn)行位置調(diào)整；風(fēng)輪試件的中心軸兩端通過聯(lián)軸器分別與上下支撐板固聯(lián)；盤式耦合器、磁粉加載器的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)接套筒與風(fēng)輪試件聯(lián)接，定子固聯(lián)在下支撐板上；風(fēng)速儀置于風(fēng)輪試件前端；各測(cè)試儀器的信號(hào)輸出線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，置于試驗(yàn)臺(tái)架外側(cè)。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，檢測(cè)精度高，試件更換性強(qiáng)，能為垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)輪的性能測(cè)試和發(fā)電機(jī)匹配參數(shù)的確定提供良好的通用試驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。
文檔編號(hào)G01M13/02GK202255877SQ20112040680
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者宋磊, 張方舟, 徐蕭, 楊宗霄, 楊航航, 王隆彪 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)