[發明專利]一種垂直軸風力機葉片撓度測量裝置

有效

• 申請號: 201310134079.2
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103267473A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 張立勛;梁迎彬;李二肖;焦啟飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B5/30
• 分類號: G01B5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力機葉片撓度測量領域，具體涉及一種用于連續測量葉片展向撓度和動態監測葉片形變的垂直軸風力機葉片撓度測量裝置。?

背景技術

葉片是垂直軸風力機重要的組成部分之一，由于葉片承受很高的離心載荷和彎矩，其使用壽命成為垂直軸風力機設計者十分關心的問題。同時，葉片在動態載荷作用下的變形對風力機的氣動性能產生較大影響，研究葉片在旋轉過程中的撓度變化有助于分析葉片與流場的作用機理，也為葉片的強度和剛度設計提供了依據，成為風力機正常工作的有利保障。?

大型風力機通常采用貼應變片的技術檢測葉片的應力狀態，但由于葉片尺寸較大，一般只能在葉片的某些位置進行測量，且應變片安裝復雜、費時，對環境溫度、濕度等因素敏感，給應變片測量技術的實施上帶來一定的難度。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種精度更高、組裝拆卸更方便、監測成本更低的垂直軸風力機葉片撓度測量裝置。?

本發明的目的是這樣實現的：?

本發明包括立桿緊固套、葉片緊固套、拉線式位移傳感器、拉線固定銷、拉線保護套,葉片緊固套的內壁與風力機葉片橫截面形狀相吻合，葉片緊固套的一側沿母線方向帶有凸肩，有能插入緊固螺栓的圓孔；立桿緊固套套裝在雙懸臂框架的立桿上，其內壁與立桿橫截面形狀相吻合，兩側沿母線方向帶有凸肩，有能插入緊固螺栓的圓孔；葉片緊固套上安裝有拉線固定銷，傳感器拉線的一端固定在拉線固定銷上；拉線式位移傳感器的柱狀體借助底座和螺栓固定在立桿緊固套上；拉線固定銷與拉線式傳感器的柱狀體同軸線，且傳感器拉線具有預緊力。?

傳感器拉線外面套裝一個由薄壁圓管構成的拉線保護套，拉線保護套的一端與拉線固定銷固連，而另一端與拉線式傳感器的柱狀體的頭部滑動套裝。?

本發明的有益效果在于：?

本發明公開的一種垂直軸風力機葉片撓度測量裝置，安裝拆卸方便，操作簡單；且不易受環境溫度和濕度等因素的影響，測量精度較高。另外，可以通過改變葉片緊固套和立桿緊固套的安裝位置，連續測量葉片展向的撓度變化，提高了葉片撓度整體的測量范圍和精度。本發明用來實現葉片撓度的動態測量，完成對風力機葉片應力狀態和壽命的實時監測，降低了風力機的維護和監測成本。?

附圖說明

圖1為本發明的傳感器及安裝環境示意圖；?

圖2為本發明的的葉片撓度測量裝置安裝示意圖；?

圖3為本發明的葉片撓度測量裝置細部結構示意圖；?

圖4為本發明的拉線式位移傳感器的第一示意圖；?

圖5為本發明的拉線式位移傳感器的第二示意圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。?

本發明中風輪旋轉軸、支撐桿、U型框架構成了風輪框架結構，為葉片提供支撐和安裝位置；葉片及上下連接板構成一個整體安裝在風輪框架上，形成完整的旋轉風輪結構。根據葉片截面形狀制作葉片緊固套，使其可以與葉片較好的貼合在一起，葉片緊固套的開口端采用螺栓連接，可以實現葉片緊固套的定位安裝。立桿緊固套套裝在U型框架的立桿上，立桿緊固套的一端用螺栓鎖緊；在葉片緊固套上安裝拉線固定銷，將拉線式位移傳感器安裝到立桿緊固套上，安裝過程中使拉線固定銷的軸線與傳感器的軸線同軸，且使拉線安裝完成后具有一定程度的預緊力。?

測量葉片撓度的工作原理如下：當葉片在風載和離心載荷等作用下發生彎曲變形時，拉線隨著葉片的變形相應的伸長或縮短，這樣拉線式位移傳感裝置內部的線輪則轉過n_i轉，已知拉線式位移傳感裝置線輪的半徑為r，初始狀態下線輪已轉過n₀轉，則某瞬時葉片的撓度為Δy=2πr·Δn=2πr·(n_i-n₀)。通過測量葉片不同高度處的撓度，就可以繪制出葉片展向的變形情況，此外還可以推算出沿葉片縱向的載荷系數。?

本發明還可以包括這樣一些特征：?

1、所述的立桿緊固套和葉片緊固套的安裝位置可以調節，可以沿葉片展向移動。?

2、為了便于立桿緊固套的安裝，所述的立桿緊固套可以由兩部分構成，安裝后可以在兩部分接觸部位通過螺栓緊固。?

3、為了降低風載對拉線產生額外變形的影響，在拉線固定銷外側與拉線式位移傳感器輸出軸端自由套裝一個薄壁圓筒。?