一種雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置，具體涉及一種雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雙饋式風力發(fā)電機組的傳動系統(tǒng)是風力發(fā)電機的核心部分，其傳動系統(tǒng)包括:風機葉片與輪轂總成，齒輪箱，發(fā)電機與主軸承總成。雙饋式風力發(fā)電機組工作時，軸系受到環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)參數(shù)和機電耦合作用導致軸系容易產(chǎn)生彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動。當彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動的幅值過大、頻率與風力發(fā)電機的模態(tài)頻率接近時，容易導致風力發(fā)電機發(fā)生結(jié)構(gòu)失效。
[0003]在風場開展雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動特性實驗測試難度大、成本高。因此，此類實驗通常在室內(nèi)進行開。研制適合于室內(nèi)環(huán)境的雙饋式風力發(fā)電機組軸系的振動特性試驗裝置成為了一個亟待解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、易于操控、成本低、適用于室內(nèi)環(huán)境使用的雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置，包括變頻器、電動機、齒輪箱、發(fā)電機和模擬負載，所述變頻器與電動機相連，所述發(fā)電機與模擬負載相連，所述電動機的輸出軸依次通過第一聯(lián)軸器、可調(diào)偏心飛輪、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器與齒輪箱的輸入軸相連，所述齒輪箱的輸出軸依次通過旋轉(zhuǎn)編碼器、第二聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連，所述齒輪箱的外殼上安裝有加速度傳感器，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器和加速度傳感器與一控制器相連。
[0007]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述可調(diào)偏心飛輪包括飛輪本體和配重塊，所述配重塊通過螺釘可拆卸的連接于飛輪本體的外圓周面上。
[0008]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)編碼器與齒輪箱的輸出軸同軸設(shè)置。
[0009]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)編碼器為每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)量大于等于60個的旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0010]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
[0011]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述加速度傳感器安裝于齒輪箱輸出軸側(cè)的端蓋上。
[0012]上述的測試裝置，優(yōu)選的，所述模擬負載為電阻式負載系統(tǒng)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置可以測試不同轉(zhuǎn)速、不同負載轉(zhuǎn)矩和不同擾動力矩的工況下雙饋式風力發(fā)電機組軸系的振動特性。其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、易于操控、成本低，并且適用于室內(nèi)環(huán)境使用。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實用新型中可調(diào)偏心飛輪的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖例說明:
[0017]1、變頻器；2、電動機；3、齒輪箱；4、發(fā)電機；5、模擬負載；6、第一聯(lián)軸器；7、可調(diào)偏心飛輪；71、飛輪本體；72、配重塊；73、螺釘；8、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器；9、旋轉(zhuǎn)編碼器；10、第二聯(lián)軸器；11、加速度傳感器；12、控制器。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0019]如圖1所示，本實用新型雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置，包括變頻器1、電動機2、齒輪箱3、發(fā)電機4和模擬負載5，變頻器I與電動機2相連，發(fā)電機4與模擬負載5相連，電動機2的輸出軸依次通過第一聯(lián)軸器6、可調(diào)偏心飛輪7、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8與齒輪箱3的輸入軸相連，齒輪箱3的輸出軸依次通過旋轉(zhuǎn)編碼器9、第二聯(lián)軸器10與發(fā)電機4的輸入軸相連，齒輪箱3的外殼上安裝有加速度傳感器11，加速度傳感器11采用現(xiàn)有的三軸加速度傳感器，可以同時檢測齒輪箱3水平方向、垂直方向和軸向的振動。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8、旋轉(zhuǎn)編碼器9和加速度傳感器11與一控制器12相連。
[0020]本測試裝置中，通過改變變頻器I的輸出頻率可實現(xiàn)電動機2轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)雙饋式風力發(fā)電機組工作時因環(huán)境風速變化導致的發(fā)電機軸轉(zhuǎn)速波動；通過調(diào)節(jié)可調(diào)偏心飛輪7的偏心質(zhì)量，不僅可以模擬雙饋式風力發(fā)電機組工作時外界環(huán)境給齒輪箱3輸入軸施加的偏心力矩，而且還可以模擬不同型號雙饋式風力發(fā)電機組作用在齒輪箱3輸入軸上的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)電機4通過模擬負載5可實現(xiàn)加載。根據(jù)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8檢測的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，可計算獲得齒輪箱3輸入軸的工作功率，實現(xiàn)齒輪箱3輸入軸工作功率的測試；根據(jù)加速度傳感器11檢測的加速度，可計算獲得軸系的彎曲振動特性；根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器9檢測的數(shù)據(jù)，可計算獲得軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性。
[0021]本實施例中，如圖2所示，可調(diào)偏心飛輪7包括飛輪本體71和配重塊72，配重塊72通過螺釘73可拆卸的連接于飛輪本體71的外圓周面上，通過更換具有不同重量的配重塊72，可以實現(xiàn)可調(diào)偏心飛輪7偏心力矩的改變。
[0022]本實施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器9與齒輪箱3的輸出軸同軸設(shè)置，旋轉(zhuǎn)編碼器9為每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)量大于等于60個的旋轉(zhuǎn)編碼器。加速度傳感器11安裝于齒輪箱3輸出軸側(cè)的端蓋上。模擬負載5為電阻式負載系統(tǒng)，電阻式負載系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0023]本測試裝置在不同工況下的測試方法如下:
[0024]軸系不同轉(zhuǎn)速下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動測試方法:保持配重塊72的質(zhì)量和模擬負載5的大小不變。先將變頻器I的工作頻率設(shè)置第一頻率，啟動電動機2，當試驗系統(tǒng)軸系轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，控制器12讀取轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8、加速度傳感器11和旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號，通過計算轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8的轉(zhuǎn)速信號和轉(zhuǎn)矩信號獲得齒輪箱3輸入軸的功率，通過分析加速度傳感器11的振動信號獲取軸系的彎曲振動特性，通過分析旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號獲取軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性。測試完成后，改變變頻器I的工作頻率至第二頻率，重復上述過程，即可獲取軸系不同轉(zhuǎn)速下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動特性。
[0025]軸系不同負載轉(zhuǎn)矩下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動測試方法:保持配重塊72的質(zhì)量和變頻器I的工作頻率不變。啟動電動機2，先將模擬負載5的加載功率設(shè)置為第一功率，當試驗系統(tǒng)軸系轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，控制器12讀取轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8、加速度傳感器11、旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號，通過計算轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8的轉(zhuǎn)速信號和轉(zhuǎn)矩信號獲得齒輪箱3輸入軸的功率，通過分析加速度傳感器11的振動信號獲取軸系的彎曲振動特性，通過分析旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號獲取軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性。測試完成后，改變模擬負載5的加載功率至第二功率，重復上述過程，即可獲取軸系不同負載轉(zhuǎn)矩下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動特性。
[0026]軸系不同擾動力矩下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動測試方法:保持變頻器I的工作頻率和模擬負載5的大小不變。先將第一重量的配重塊72安裝到飛輪本體71上，啟動電動機2，當試驗系統(tǒng)軸系轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，控制器12讀取轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8、加速度傳感器11、旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號，通過計算轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8的轉(zhuǎn)速信號和轉(zhuǎn)矩信號獲得齒輪箱3輸入軸的功率，通過分析加速度傳感器11的振動信號獲取軸系的彎曲振動特性，通過分析旋轉(zhuǎn)編碼器9的輸出信號獲取軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性。試驗系統(tǒng)停機后，將第二重量的配重塊72安裝到飛輪本體71上，重復上述過程，即可獲取不同擾動力矩下雙饋式風力發(fā)電機軸系振動特性。
[0027]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進和變換也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置，其特征在于:包括變頻器(1)、電動機(2)、齒輪箱(3)、發(fā)電機(4)和模擬負載(5)，所述變頻器(I)與電動機(2)相連，所述發(fā)電機(4)與模擬負載(5)相連，所述電動機(2)的輸出軸依次通過第一聯(lián)軸器(6)、可調(diào)偏心飛輪(7)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(8)與齒輪箱(3)的輸入軸相連，所述齒輪箱(3)的輸出軸依次通過旋轉(zhuǎn)編碼器(9)、第二聯(lián)軸器(10)與發(fā)電機(4)的輸入軸相連，所述齒輪箱(3)的外殼上安裝有加速度傳感器(11)，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(8 )、旋轉(zhuǎn)編碼器(9 )和加速度傳感器(11)與一控制器(12)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述可調(diào)偏心飛輪(7)包括飛輪本體(71)和配重塊(72)，所述配重塊(72)通過螺釘(73)可拆卸的連接于飛輪本體(71)的外圓周面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)編碼器(9)與齒輪箱(3)的輸出軸同軸設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)編碼器(9)為每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)量大于等于60個的旋轉(zhuǎn)編碼器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述加速度傳感器(11)為三軸加速度傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述加速度傳感器(11)安裝于齒輪箱(3)輸出軸側(cè)的端蓋上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述模擬負載(5)為電阻式負載系統(tǒng)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙饋式風力發(fā)電機組軸系振動測試裝置，包括變頻器、電動機、齒輪箱、發(fā)電機和模擬負載，變頻器與電動機相連，發(fā)電機與模擬負載相連，電動機的輸出軸依次通過第一聯(lián)軸器、可調(diào)偏心飛輪、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器與齒輪箱的輸入軸相連，齒輪箱的輸出軸依次通過旋轉(zhuǎn)編碼器、第二聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連，齒輪箱的外殼上安裝有加速度傳感器，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器和加速度傳感器與一控制器相連。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、易于操控、成本低、適用于室內(nèi)環(huán)境使用等優(yōu)點。
【IPC分類】G01M7/02
【公開號】CN204740114
【申請?zhí)枴緾N201520452498
【發(fā)明人】黃中華, 謝雅
【申請人】湖南工程學院
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月29日