[實用新型]一種風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置

有效

• 申請號: 201420271624.2
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN203837912U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 沈意平;唐世浩;戴巨川;李學軍;賓光富;蔣勉;賀賽坪
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型涉及風電領域，特別涉及一種風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置。

背景技術

風電機組傳動系統包括輪轂、主軸、軸承、齒輪箱、發電機等部件。風電機組傳動鏈各部件承受著復雜的風載荷，表現為彎扭耦合作用以及間隙接觸帶來的沖擊效應；傳動鏈布置在高聳的塔架頂部，外部載荷作用下具有前后、側向以及俯仰運動特征；風電機組往往在風沙、腐蝕、冰凍等苛刻環境下運行，而且風速風向具有隨機不確定性。因此，風電機組傳動鏈極易出現構件裂紋、磨損、點蝕等結構件失效故障，導致傳動系統性能劣化、傳動效率降低，嚴重條件下甚至引起整個傳動鏈癱瘓。我國風電產業近年來發展十分迅速，然而在役的風電機組故障不斷涌現，運行效率低、壽命短、故障率高、可靠性差等問題日益突出，尤其是近年來安裝的3-5MW大容量風電機組頻繁出現齒輪箱批量的現場更換事件，高昂的維護費用和停機損失對企業的生存發展帶來巨大挑戰，也給我國風電行業的健康發展帶來強大沖擊。

為了保證風電機組在服役周期內運行可靠，美國、丹麥、英國和德國等國家的相關研究機構都建有國家級風電機組測試平臺，如丹麥Vestas公司建成的風電機組測試平臺可用于V164-8.0MW風電機組測試。國外風電制造企業在產品安裝前都會針對不同目的開展不同的試驗測試，但是風電機組測試平臺均為地面測試系統，很難準確模擬風電機組真實工況，尤其對于齒輪箱這類封閉部件內部結構件應力應變狀態沒有實現微觀觀測，無法了解結構件性能劣化的動態過程，因此結構件的疲勞破壞機理尚不明確。盡管我國風電產業發展迅猛，然而風電行業的發展主要是引進國外的設計經驗和模式，基礎實驗測試技術遠落后于產業發展。上海電氣、東方電氣、國電聯合動力等建成的MW級風電機組測試平臺僅供出廠性能測試，尚未開展傳動鏈整機的疲勞壽命實驗與評估及故障機理研究。因此，大型風電機組傳動鏈測試系統已成為我國風電產業健康發展的技術瓶頸。

專利CN202599657提出一種實現并網測試和傳動鏈性能測試裝置，但沒有涉及到全工況載荷下傳動鏈的動態性能?，F有的一些加載實驗裝置也沒有考慮到扭矩、軸向和徑向載荷的耦合作用及傳動鏈基礎平臺運動與載荷的關聯，無法掌握風電機組實際運行的應力應變、振動、噪聲的動態歷程，傳動鏈的疲勞損傷及故障機理尚不明確。

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種能夠測試全工況載荷下傳動鏈的動態性能的風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置。

本實用新型解決上述問題的技術方案是：一種風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置，包括動力源系統、協調加載機構、傳動鏈系統、發電機、基礎平臺運動機構、載荷與運動控制系統、無線檢測裝置、疲勞與故障診斷系統，傳動鏈系統包括主軸、軸承、行星齒輪增速箱，動力源系統與主軸相連，主軸、行星齒輪增速箱、發電機依次連接，所述協調加載機構安裝在主軸上，采集傳動鏈承受的軸向和徑向載荷信號并送入載荷與運動控制系統，所述軸承、行星齒輪增速箱、發電機固定在基礎平臺運動機構上，基礎平臺運動機構與載荷與運動控制系統相連，所述無線檢測裝置分別與傳動鏈系統、疲勞與故障診斷系統相連，疲勞與故障診斷系統與載荷與運動控制系統相連。

上述風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置中，所述動力源系統包括變頻器Ⅰ、原動機和減速箱，變頻器Ⅰ、原動機和減速箱依次連接，減速箱與傳動鏈系統的主軸連接。

上述風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置中，所述協調加載機構包括加載盤、液壓加載機構Ⅰ和加載控制器，所述加載盤安裝在主軸上，加載盤兩端面和側面均開有螺紋連接孔，液壓加載機構Ⅰ布置在加載盤兩端面及側面，加載控制器與液壓加載機構Ⅰ相連。

上述風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置中，所述傳動鏈系統的軸承包括滾子軸承Ⅰ和滾子軸承Ⅱ，滾子軸承Ⅰ采用雙排調心球面滾子軸承，滾子軸承Ⅱ采用短圓柱滾子軸承，所述行星齒輪增速箱采用多級行星齒輪傳動系統。

上述風電機組傳動鏈全工況測試模擬裝置中，所述基礎平臺運動機構包括主基礎板、液壓加載機構Ⅱ及液壓控制器，所述軸承、行星齒輪增速箱、發電機均固定在主基礎板上，主基礎板下方設有液壓加載機構Ⅱ，液壓加載機構Ⅱ采用六支腿的并聯結構，每條支腿均由一個液壓泵、液壓缸組成，液壓控制器分別與液壓加載機構Ⅱ的六條支腿結構相連。