傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動力學(xué)特性領(lǐng)域，特別涉及一種傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般水平安裝在塔筒上，在長葉片的重力和風(fēng)載雙重作用下，運轉(zhuǎn)中的長葉片一般會產(chǎn)生較大的傾斜變形，一方面不利于葉片捕獲風(fēng)能，另一方面還有可能與風(fēng)電機(jī)組的塔筒支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞事故。為了高效利用風(fēng)能，提高風(fēng)輪能量轉(zhuǎn)化率，目前大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組在設(shè)計時將風(fēng)電機(jī)組傳動鏈傾斜一定角度安裝在塔筒上。風(fēng)電機(jī)組一般由葉輪、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、偏航系統(tǒng)、冷卻風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)、塔筒和基礎(chǔ)組成，由多個零部件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計壽命長、可靠性要求高，涉及機(jī)械、電氣和磁場多個技術(shù)領(lǐng)域，往往在風(fēng)沙、腐蝕、冰凍等苛刻環(huán)境下運行，加之風(fēng)速風(fēng)向隨機(jī)不確定性，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)激勵和外部交變載荷等共同作用下，傾斜安裝在塔筒上的風(fēng)電機(jī)組各部件受力較水平安裝情況要復(fù)雜得多，且在不同的風(fēng)場中，由于塔筒類型和結(jié)構(gòu)多樣性，風(fēng)電機(jī)組因塔筒所受的風(fēng)載也很復(fù)雜，表現(xiàn)為典型的彎扭、電磁耦合作用以及間隙接觸帶來的沖擊效應(yīng)，機(jī)組極易出現(xiàn)構(gòu)件裂紋、磨損、點蝕等結(jié)構(gòu)件失效，激發(fā)電機(jī)振動過大、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡故障增多、減振墊動態(tài)特性變差、連接剛度不足、齒輪輪齒磨損加劇等多種故障。這些都將導(dǎo)致機(jī)組性能劣化、發(fā)電效率降低，嚴(yán)重條件下甚至導(dǎo)致整個發(fā)電機(jī)組癱瘓。
[0003]目前國內(nèi)外對風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性和振動故障的研宄以地面上水平安裝的風(fēng)電機(jī)組對象為主，而對模擬實際傾斜安裝在塔筒上的風(fēng)電機(jī)組研宄較少，尤其是涉及安裝角度和支撐剛度均可調(diào)的實驗裝置更少。因此，搭建一個能夠有效模擬傾斜安裝工況下風(fēng)電機(jī)組模擬實驗臺，對安裝角度和支撐剛度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性進(jìn)行研宄顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)Σ煌瑑A斜角度和機(jī)艙部分不同支撐剛度下風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)和動力學(xué)特性進(jìn)行模擬的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案:一種傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置，包括驅(qū)動系統(tǒng)、模擬風(fēng)輪系統(tǒng)、齒輪箱傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載水泵、水平固定工作平臺和傾斜角度可調(diào)工作平臺，驅(qū)動系統(tǒng)安裝在水平固定工作平臺上，驅(qū)動系統(tǒng)與模擬風(fēng)輪系統(tǒng)相連，模擬風(fēng)輪系統(tǒng)與齒輪箱傳動系統(tǒng)相連，齒輪箱傳動系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)相連，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)與負(fù)載水泵相連，驅(qū)動負(fù)載水泵工作，齒輪箱傳動系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安裝在傾斜角度可調(diào)工作平臺上。
[0006]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述傾斜角度可調(diào)工作平臺包括上、中、下三層平臺，齒輪箱傳動系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安裝在上層平臺上，上層平臺與中層平臺之間通過多個彈性可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)連接，中層平臺與下層平臺之間設(shè)有傾斜角度可調(diào)裝置。
[0007]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述彈性可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)包括底座、彈簧和導(dǎo)向柱，底座用底座螺栓固定在中層平臺上，彈簧的上端與上層平臺固接，彈簧的下端固定在底座上，所述導(dǎo)向柱位于彈簧內(nèi)，導(dǎo)向柱包括外六角螺栓和導(dǎo)向套筒，外六角螺栓的螺栓頭位于上層平臺上，外六角螺栓的螺柱穿過上層平臺與所述底座螺紋連接，導(dǎo)向套筒套接在外六角螺栓的螺柱上。
[0008]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述彈簧采用特性曲線為漸增型的圓錐彈簧。
[0009]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述傾斜角度可調(diào)裝置包括鉸支座支撐結(jié)構(gòu)和一個鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)，鉸支座支撐結(jié)構(gòu)安裝在下層平臺的左端，鉸支座支撐結(jié)構(gòu)包括上、下兩個固定的鉸支座，鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)安裝在下層平臺的右端，鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)包括固定在中層平臺上的上鉸支座、固定在下層平臺上的下鉸支座和兩鉸支座中間的連接桿，連接桿包括上螺桿、下螺桿、調(diào)節(jié)螺母、上鎖緊螺母和下鎖緊螺母，上螺桿的上端固定在上鉸支座上，上螺桿的中部與上鎖緊螺母螺紋連接，上螺桿的下端與調(diào)節(jié)螺母的上部螺紋連接，調(diào)節(jié)螺母的下部與下螺桿的上端螺紋連接，下螺桿的中部與下鎖緊螺母螺紋連接，下螺桿的下端固定在下鉸支座上。
[0010]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述上螺桿、下螺桿螺紋旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0011]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括變頻器、驅(qū)動電動機(jī)，驅(qū)動電動機(jī)安裝在水平固定工作平臺上，變頻器與驅(qū)動電動機(jī)連接，驅(qū)動電動機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器I與模擬風(fēng)輪系統(tǒng)連接。
[0012]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述模擬風(fēng)輪系統(tǒng)包括減速齒輪箱和葉片模擬裝置，減速齒輪箱安裝在水平固定工作平臺上，齒輪箱傳動系統(tǒng)包括增速齒輪箱和主軸，減速齒輪箱的前端通過聯(lián)軸器I與驅(qū)動電動機(jī)，減速齒輪箱的輸出軸通過聯(lián)軸器II與葉片模擬裝置相連，葉片模擬裝置與主軸前端剛性連接，主軸后端通過聯(lián)軸器III與增速齒輪箱相連，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)，增速齒輪箱的輸出軸通過聯(lián)軸器IV與發(fā)電機(jī)相連，所述增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)安裝在上層平臺上。
[0013]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述聯(lián)軸器I1、聯(lián)軸器IV均采用膜片聯(lián)軸器，聯(lián)軸器III采用剛性脹套聯(lián)軸器。
[0014]上述傾斜安裝角度可調(diào)的風(fēng)電機(jī)組動力學(xué)特性模擬試驗裝置中，所述水平固定工作平臺和傾斜角度可調(diào)工作平臺的上、中、下三層平臺采用金屬平板或者材質(zhì)為角鋼的框架。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)為模擬風(fēng)輪系統(tǒng)提供輸入載荷，模擬風(fēng)輪系統(tǒng)模擬葉片的徑向載荷和橫向載荷，然后通過齒輪箱傳動系統(tǒng)增大轉(zhuǎn)速實現(xiàn)發(fā)電要求；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出的電能用于驅(qū)動負(fù)載水泵工作，通過改變負(fù)載水泵的流量來改變負(fù)載扭矩，進(jìn)而模擬出不同風(fēng)載下風(fēng)電機(jī)組的運行情況；
2、傾斜角度可調(diào)工作平臺的三層平臺之間采用彈性可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)和傾斜角度可調(diào)裝置的組合結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組平臺的安裝角度可調(diào)和支撐剛度可調(diào)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖2中彈性可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖2中傾斜角度可調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:變頻器1、驅(qū)動電動機(jī)2、聯(lián)軸器13、減速齒輪箱4、聯(lián)軸器115、滾子軸承116、葉片模擬裝置7、滾子軸承18、聯(lián)軸器II19、增速齒輪箱10、聯(lián)軸器IVl1、發(fā)電機(jī)12、負(fù)載水泵13，水平固定工作平臺14，上層平臺15，彈性可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)16，中層平臺17，鉸支座18，傾斜角度可調(diào)裝置19，下層平臺20，底座21，彈簧22，底座螺栓24，外六角螺栓25，導(dǎo)向套筒26，上鉸支座28，下鉸支座29，上螺桿30、下螺桿31、調(diào)節(jié)螺母32、上鎖緊螺母33和下鎖緊螺母34。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0022]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括驅(qū)動系統(tǒng)、模擬風(fēng)輪系統(tǒng)、齒輪箱傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載水泵13、水平固定工作平臺14和傾斜角度可調(diào)工作平臺，驅(qū)動系統(tǒng)安裝在水平固定工作平臺14上，驅(qū)動系統(tǒng)與模擬風(fēng)輪系統(tǒng)相連，模擬風(fēng)輪系統(tǒng)與齒輪箱傳動系統(tǒng)相連，齒輪箱傳動系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)相連，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)與負(fù)載水泵13相連，驅(qū)動負(fù)載水泵13工作，齒輪箱傳動系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安裝在傾斜角度可調(diào)工作平臺上。
[0023]驅(qū)動系統(tǒng)為模擬風(fēng)輪系統(tǒng)提供輸入載荷，模擬風(fēng)輪系統(tǒng)模擬葉片的徑向載荷和橫向載荷，然后通過齒輪箱傳動系統(tǒng)增大轉(zhuǎn)速實現(xiàn)發(fā)電要求；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出的電能用于驅(qū)動負(fù)載水泵13工作，通過改變負(fù)載水泵13的流量來改變負(fù)載扭矩，進(jìn)而模擬出不同風(fēng)載下風(fēng)電機(jī)組的運行情況。
[0024]如圖2所示，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括變頻器1、驅(qū)動電動機(jī)2、聯(lián)軸器，驅(qū)動電動機(jī)2安裝在水平固定工作平臺14上，變頻器I與驅(qū)動電動機(jī)2連接，對驅(qū)動電動機(jī)2進(jìn)行控制，所述模擬風(fēng)輪系統(tǒng)包括減速齒輪箱4、葉片模擬裝置7，驅(qū)動電動機(jī)2的輸出軸通過聯(lián)軸器13與減速齒輪箱4連接，驅(qū)動電機(jī)機(jī)2輸出動力拖動與其相連的減速齒輪箱4運轉(zhuǎn)，通過減速齒輪箱4的減速增大轉(zhuǎn)矩，模擬風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。齒輪箱傳動系統(tǒng)包括增速齒輪箱10和主軸