[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)測試控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310384216.8
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103472741A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃永東;黃志華;崔隆宇;趙萍;鐘賢和;王鋒;耿向明;羊森林;戚中浩;曾明伍;張慧敏;李杰;賈森
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G01M13/00
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤;賀元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測試控制系統(tǒng)，具體是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)測試控制系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

風(fēng)輪葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一，葉片的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率、使用壽命和做功性能。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片技術(shù)的引進(jìn)和消化，我國也開始自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，將其產(chǎn)品化，但是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的產(chǎn)品化必須得到相應(yīng)的國際組織認(rèn)證，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的疲勞認(rèn)證則是IEC（國際電工委員會）標(biāo)準(zhǔn)中必不可少的認(rèn)證項(xiàng)目之一，其認(rèn)證的目的為：1.發(fā)現(xiàn)葉片設(shè)計(jì)以及制造過程中的工藝不合理性和制造缺陷，驗(yàn)證葉片設(shè)計(jì)和制造的一致性和可靠性，并為今后改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造和后續(xù)處理提供可靠依據(jù)；2.確保葉片使用壽命達(dá)到或超過20年；3.在疲勞認(rèn)證試驗(yàn)中，一般要求疲勞認(rèn)證試驗(yàn)中葉片敏感點(diǎn)的應(yīng)變值控制在設(shè)計(jì)值的±5%范圍之內(nèi)，只有在疲勞認(rèn)證試驗(yàn)過程中，保證測試疲勞應(yīng)變值在設(shè)計(jì)計(jì)算值所容許范圍之內(nèi)后，方能認(rèn)定設(shè)計(jì)和制造具有一致性，并可以認(rèn)定設(shè)計(jì)和制造的可靠性、可行性。?

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的疲勞認(rèn)證試驗(yàn)主要包含以下工作內(nèi)容：1.獨(dú)立分別完成葉片揮舞（flapwise）和擺振（edgewise）方向的疲勞認(rèn)證試驗(yàn)；2.在葉片揮舞和擺振方向分別安裝載荷激振裝置和靜態(tài)配重，測量單只葉片的固有頻率，根據(jù)測得的疲勞應(yīng)變值和設(shè)計(jì)值的對比結(jié)果，調(diào)整變頻器的輸出頻率，來升高或降低疲勞試驗(yàn)中的激振力。?

由于現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)的測試系統(tǒng)為不具有自動控制監(jiān)測功能的開放式測試系統(tǒng)，其主要存在以下問題：在疲勞認(rèn)證試驗(yàn)過程中，一旦葉片敏感點(diǎn)的疲勞應(yīng)變不在設(shè)計(jì)值的合理范圍之內(nèi)，則只能夠通過人工調(diào)整變頻器的輸出頻率，來增加或減少疲勞試驗(yàn)的激振力，但是，葉片一個(gè)工況的疲勞試驗(yàn)往往需要持續(xù)進(jìn)行半個(gè)月甚至三個(gè)月的時(shí)間，在疲勞認(rèn)證試驗(yàn)的過程中，葉片容易受到環(huán)境溫度和葉片自身材料發(fā)熱等因素的影響，其剛度將發(fā)生一定的變化（例如，環(huán)境溫度低時(shí)葉片的剛度將增加，反之則反），從而導(dǎo)致葉片敏感點(diǎn)的應(yīng)變值發(fā)生改變，甚至超過或低于葉片疲勞設(shè)計(jì)的應(yīng)變值，一旦在所測試的疲勞應(yīng)變值不合適時(shí)，則需要通過人工調(diào)整變頻器的輸出頻率，來控制葉片敏感點(diǎn)的疲勞應(yīng)變在合理的范圍之內(nèi)，這不僅會大大增加人工的勞動負(fù)荷，而且人工調(diào)整存在很大的主觀性，準(zhǔn)確和可靠性差，容易使葉片在試驗(yàn)過程中，其敏感點(diǎn)的疲勞應(yīng)變值超過或低于疲勞設(shè)計(jì)值，從而不能滿足葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)的要求，特別是當(dāng)葉片剛度變化而導(dǎo)致葉片固有頻率隨之發(fā)生變化時(shí)，將有可能造成疲勞激振頻率同葉片固有頻率重合而產(chǎn)生共振，此時(shí)，一旦人工處理不及時(shí)，將會大大增加疲勞認(rèn)證試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，甚至?xí)斐扇~片損毀的安全事故。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有測試系統(tǒng)的不足，提供一種操作簡單、自動智能化程度高、測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、安全性和可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)測試控制系統(tǒng)。?

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞認(rèn)證試驗(yàn)測試控制系統(tǒng)，所述測試控制系統(tǒng)包括：?

-試驗(yàn)臺，所述試驗(yàn)臺用于安裝受試葉片；

-載荷激振裝置，所述載荷激振裝置用于向受試葉片施加動態(tài)的疲勞試驗(yàn)載荷，載荷激振裝置的激振頻率由變頻器控制；

-應(yīng)變片，所述應(yīng)變片為多個(gè)，每個(gè)應(yīng)變片為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片，多個(gè)應(yīng)變片分別設(shè)在受試葉片的各個(gè)敏感點(diǎn)上，用于檢測受試葉片在疲勞試驗(yàn)載荷下各敏感點(diǎn)的疲勞應(yīng)變值；

-橋式應(yīng)變處理器，所述橋式應(yīng)變處理器用于處理所有應(yīng)變片檢測到的疲勞應(yīng)變信號數(shù)據(jù)；橋式應(yīng)變處理器包含分流校準(zhǔn)模塊、橋路溫度補(bǔ)償模塊和應(yīng)變值歸零模塊，所述分流校準(zhǔn)模塊用于在測試前重新校準(zhǔn)應(yīng)變片的靈敏度，以消除連接電纜對應(yīng)變片靈敏度的影響；所述橋路溫度補(bǔ)償模塊用于補(bǔ)償環(huán)境溫度變化、以及應(yīng)變片和受試葉片材料之間的線膨脹系數(shù)的誤差，以實(shí)現(xiàn)全天候?qū)κ茉嚾~片進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；所述應(yīng)變值歸零模塊用于將受試葉片的應(yīng)變初始值歸零；

-高速同步數(shù)據(jù)采集卡，所述高速同步數(shù)據(jù)采集卡用于將橋式應(yīng)變處理器得到的應(yīng)變片模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并高速同步采集和保持這些信號數(shù)據(jù)，將這些信號數(shù)據(jù)輸送給計(jì)算機(jī)；