[發(fā)明專(zhuān)利]一種海上風(fēng)電機(jī)組一體化安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210432292.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114673637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許世森;郭小江;盧坤鵬;唐巍;董瑞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司;中國(guó)華能集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D17/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃垚琳

本發(fā)明提出一種海上風(fēng)電機(jī)組一體化安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的葉片載荷、機(jī)艙載荷、塔頂載荷、塔中載荷、塔底載荷及海上基礎(chǔ)載荷信號(hào)和風(fēng)向流浪信號(hào)進(jìn)行采集；采集完成后，存儲(chǔ)載荷信號(hào)和風(fēng)向流浪信號(hào)，并基于載荷信號(hào)進(jìn)行應(yīng)力轉(zhuǎn)化的計(jì)算分析，確定所述海上風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部位的載荷受力數(shù)據(jù)。本發(fā)明使用3D式激光雷達(dá)作為氣象數(shù)據(jù)采集單元，且同時(shí)還增加了水文數(shù)據(jù)采集和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)力采集，整合了風(fēng)、浪、流等數(shù)據(jù)與風(fēng)機(jī)本體和基礎(chǔ)的載荷數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電機(jī)組一體化的載荷測(cè)試，分析不同環(huán)境條件下的風(fēng)機(jī)和樁基的載荷情況，有助于海上風(fēng)電機(jī)組在研發(fā)過(guò)程中如何進(jìn)行成本把控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海上風(fēng)電機(jī)組一體化安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近幾年海上風(fēng)電發(fā)展迅速，且風(fēng)電機(jī)組向大型化發(fā)展，因此海上風(fēng)電機(jī)組的安全性測(cè)試是盡可能避免風(fēng)機(jī)安全事故的重要手段之一。為了對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組及基礎(chǔ)的各個(gè)主要結(jié)構(gòu)部件的載荷進(jìn)行測(cè)試與監(jiān)測(cè)，需要使用風(fēng)電機(jī)組安全測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。目前的測(cè)試系統(tǒng)針對(duì)海上安全載荷測(cè)試不能滿足要求，因此本發(fā)明對(duì)風(fēng)電機(jī)組安全性載荷測(cè)試進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海上風(fēng)電機(jī)組一體化安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)已不滿足越來(lái)越大型化的海上風(fēng)電機(jī)組的安全性載荷測(cè)試要求。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種海上風(fēng)電機(jī)組一體化安全性載荷測(cè)試系統(tǒng)，包括：

信號(hào)采集模塊，用于對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的載荷信號(hào)和風(fēng)向流浪信號(hào)進(jìn)行采集；其中，載荷信號(hào)包括葉片載荷、機(jī)艙載荷、塔頂載荷、塔中載荷、塔底載荷及海上基礎(chǔ)載荷；

信號(hào)處理模塊，用于存儲(chǔ)載荷信號(hào)和風(fēng)向流浪信號(hào)，并基于載荷信號(hào)進(jìn)行應(yīng)力轉(zhuǎn)化的計(jì)算分析，確定海上風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部位的載荷受力數(shù)據(jù)。

其中，信號(hào)采集模塊包括：葉片載荷測(cè)試單元、機(jī)艙載荷測(cè)試單元、塔頂載荷測(cè)試單元、塔中載荷測(cè)試單元、塔底載荷測(cè)試單元、單樁等海上基礎(chǔ)載荷測(cè)試單元、浪流測(cè)試單元、3D式激光雷達(dá)單元；

其中，葉片載荷測(cè)試單元用于測(cè)量葉片的應(yīng)力信號(hào)；

機(jī)艙載荷測(cè)試單元用于測(cè)量主軸的應(yīng)力信號(hào)；

塔頂載荷測(cè)試單元用于測(cè)量塔頂?shù)膽?yīng)力信號(hào)；

塔中載荷測(cè)試單元用于測(cè)量塔中的應(yīng)力信號(hào)；

塔底載荷測(cè)試單元用于測(cè)量塔底的應(yīng)力信號(hào)；

海上基礎(chǔ)載荷測(cè)試單元用于測(cè)量風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的應(yīng)力信號(hào)；

浪流測(cè)試單元用于測(cè)量水文數(shù)據(jù)；

3D式激光雷達(dá)單元用于測(cè)量氣象信號(hào)。

其中，葉片載荷測(cè)試單元設(shè)置于被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片上，以采集葉片根部的揮舞、擺振彎矩及扭矩信號(hào)，和葉中的揮舞、擺振彎矩信號(hào)；

葉片載荷測(cè)試單元包括葉片數(shù)據(jù)采集器、開(kāi)關(guān)電源、穩(wěn)壓電源、多組應(yīng)變傳感器；葉根測(cè)點(diǎn)選擇在葉根圓柱體過(guò)渡段內(nèi)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量靠近揮舞和擺振方向，測(cè)點(diǎn)位置原則上應(yīng)避開(kāi)葉根螺栓至少1m以上，擺振方向應(yīng)變片要避開(kāi)合模縫。本發(fā)明中，葉片載荷測(cè)試單元用于采集3支葉片根部的揮舞、擺振及扭矩信號(hào)，和3個(gè)葉中的揮舞、擺振彎矩信號(hào)。

具體的，葉片根部測(cè)點(diǎn)設(shè)置于葉根圓柱體過(guò)渡段內(nèi)，在葉根圓柱體過(guò)渡段截面周長(zhǎng)設(shè)置四等分點(diǎn)，其中兩個(gè)相對(duì)的四等分點(diǎn)設(shè)置2個(gè)相差180度的葉根彎矩應(yīng)變片，構(gòu)建葉根彎矩全橋電路，另外兩個(gè)相對(duì)的四等分點(diǎn)設(shè)置2個(gè)相差180度的葉根扭矩應(yīng)變片，構(gòu)建葉根扭矩全橋電路，將葉根彎矩全橋電路和葉根扭矩全橋電路接入葉片數(shù)據(jù)采集器；

對(duì)于大尺寸的葉片，圓柱體過(guò)渡段可能較短，此時(shí)要優(yōu)先考慮葉根螺栓的影響，通過(guò)貼片截面處周長(zhǎng)選取四個(gè)等分點(diǎn)，根據(jù)葉片變槳刻度線0度位置確定4個(gè)貼片位置角度，作為四等分點(diǎn)。