[實用新型]兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗裝置

無效

• 申請號: 200920157968.X
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN201540229U
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 張俊;劉文芝;王紅;羅振;李娟
• 申請（專利權）人: 內蒙古工大博遠風電裝備制造有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種疲勞試驗裝置，尤其是涉及一種兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗裝置。

背景技術：

通過對國內外運行的風電機組樹脂基復合材料葉片的失效模式統計，葉片在疲勞載荷條件下失效，約占39％左右。葉片的疲勞失效，是葉片失效的一個主要模式。一個典型的風力發電機組容易受到疲勞載荷的嚴重影響，國內外各項葉片生產規范把葉片的最少壽命定為20年。對于一個MW級風電機組中，在其規定的壽命使用周期內將會旋轉1.5×108次，每旋轉一周都會產生與低速軸和葉片重力完全相反的力，以及由風剪切力、偏航誤差、軸傾斜、塔架陰影和湍流引起的循環的葉片平面外載荷。因此對于風力發電機組葉片設計取決于疲勞載荷而不是極限載荷。

近年來，中國的風力發電產業幾乎以“爆發”的方式高速發展，但對于葉片的疲勞試驗方法，國內還沒形成一個類似IEC61400規范或GL準則的葉片設計規范與標準。對于兆瓦級的樹脂基復合材料葉片的疲勞試驗技術，即需要滿足國內實際葉片生產使用情況以及葉片的工作特性，又必須符合國際葉片相關標準的疲勞壽命評估規范。對于兆瓦級風電機組葉片的疲勞試驗，需要準確的模擬葉片工作載荷、在相應的各種工作載荷條件下的位移和較寬的工作頻率。

兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗由葉片本身具有大的幾何結構尺寸特征、較低的試驗工作頻率范圍(0.5～5.0Hz)、較大的試驗工作位移與載荷和全天候的試驗環境條件，使得葉片整機的精確疲勞試驗成為兆瓦級風電機組葉片試驗技術的一個技術瓶頸。

按照國際電工委員IEC61400和規范或GL準則的葉片設計規范與標準，葉片的疲勞試驗需要進行準確的疲勞載荷、位移和葉片工作頻率等3個工作參數的協調模擬與控制。目前普遍使用的葉片疲勞試驗技術是以載荷參數或者位移參數進行的，疲勞試驗的工作頻率以定頻的方式進行。這種疲勞試驗的模擬準確精度低，模擬效果與葉片產品的實際交變載荷情況具有較大的差距。

實用新型內容：

本實用新型的目的針對兆瓦級風電機組葉片疲勞工作特性，提供一種疲勞試驗裝置，可以準確的模擬與控制葉片的疲勞試驗的載荷、位移與試驗頻率的兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗裝置。

本實用新型的目的由如下技術方案實施：兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗裝置由葉片夾持工裝、關節連接接頭、力傳感器、大位移液壓伺服加載作動器、支撐基座與疲勞試驗控制系統構成；其中所述支撐基座與所述大位移液壓伺服加載作動器連接，所述大位移液壓伺服加載作動器與所述力傳感器連接，所述力傳感器與所述關節連接接頭連接，關節連接接頭與所述葉片夾持工裝連接，所述疲勞試驗控制系統與所述大位移液壓伺服加載作動器連接。

所述葉片夾持工裝由上卡套、下卡套、卡套襯層與連接件構成，所述上卡套和下卡套通過所述連接件連接，所述卡套襯層置于所述上卡套、下卡套內壁。葉片夾持工裝的主要功能就是將試驗載荷準確地傳遞到葉片上。

上下卡套的厚度最小厚度不低于150mm。依據葉片的長度和試驗加載點的位置/載荷確定。

卡套襯層采用厚度為2～3mm的橡膠板或工業毛氈。

所述大位移液壓伺服加載作動器由低摩擦對稱液壓缸、液壓伺服閥、液壓泵站和管線構成；所述液壓伺服閥安裝在所述低摩擦對稱液壓缸上，所述低摩擦對稱液壓缸通過所述管線與所述液壓泵站連接，在常溫20℃條件下，低摩擦對稱液壓缸11的啟動壓強應控制在0.15MPa以下。

本實用新型的優點在于：本實用新型的加載位移與載荷可以與疲勞試驗控制系統形成閉環控制，準確地輸出葉片疲勞試驗的各種參數。可以按正弦頻譜與隨機頻譜進行，也可以按實際葉片的工作頻譜進行。疲勞試驗頻率范圍0～50Hz，并且可做定頻的疲勞試驗。試驗系統正常工作溫度范圍為-40℃～+60℃。葉片的疲勞試驗采用單點加載方式進行，試驗過程全部采用數字閉環控制。可以精確地進行各種葉片的疲勞試驗。該裝置結構簡單，模擬精度與效果更加接近葉片的實際工作情況。同時試驗系統工作可靠性高并且通用性強。

附圖說明：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。

圖2為本實用新型大位移液壓伺服加載作動器的結構示意圖。葉片夾持工裝1，關節連接接頭2，力傳感器3，大位移液壓伺服加載作動器4，支撐基座5，疲勞試驗控制系統6，上卡套7，下卡套8，卡套襯層9，連接件10，低摩擦對稱液壓缸11，液壓伺服閥12，液壓泵站13，管線14。

具體實施方式：

如圖1所示，兆瓦級風電機組葉片疲勞試驗裝置由葉片夾持工裝1、關節連接接頭2、力傳感器3、大位移液壓伺服加載作動器4、支撐基座5與疲勞試驗控制系統6構成；其中支撐基座5與大位移液壓伺服加載作動器4連接，大位移液壓伺服加載作動器4與力傳感器3連接，力傳感器3與關節連接接頭2連接，關節連接接頭2與葉片夾持工裝1連接，疲勞試驗控制系統6與大位移液壓伺服加載作動器4連接。葉片夾持工裝1由上卡套7、下卡套8、卡套襯層9與連接件10構成，上卡套7和下卡套8通過連接件10連接，卡套襯層9置于上卡套7、下卡套8內壁。葉片夾持工裝1的主要功能就是將試驗載荷準確地傳遞到葉片上。上下卡套的厚度最小厚度不低于150mm。依據葉片的長度和試驗加載點的位置/載荷確定。卡套襯層9采用厚度為2～3mm的橡膠板或工業毛氈。大位移液壓伺服加載作動器4由低摩擦對稱液壓缸11、液壓伺服閥12、液壓泵站13和管線14構成；液壓伺服閥12安裝在低摩擦對稱液壓缸11上，低摩擦對稱液壓缸11通過管線14與液壓泵站13連接，在常溫20℃條件下，低摩擦對稱液壓缸11的啟動壓強應控制在0.15MPa以下。