一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，包括地基、导轨、环形支架组件、磁性导轨组件、磁性滑块组件、激振器组件、法兰盘组件、基座、加强肋、风电叶片、激振器固定座和导轨钳制器。本发明专利技术还提出了一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试方法，将挥舞和摆振方向的两个单向加载合并为一个双向加载，可同时完成挥舞和摆振方向的弯曲疲劳测试。最重要的是，本发明专利技术通过环形支架组件和磁性导轨组件配合，可同时完成挥舞方向、摆振方向的弯曲疲劳测试以及扭转方向的疲劳测试。本发明专利技术提出的弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置及方法，测试时间短、损伤解耦容易，是对现有单向或双向加载的风电叶片疲劳测试装置及方法的进一步技术升级。步技术升级。步技术升级。

【技术实现步骤摘要】
一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及风电测试领域，具体是一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置及方法。

技术介绍

[0002]我国是全球风电装机容量最大的国家，发展风力发电有利于双碳目标的实现。风电叶片是风电机组中能量转换的关键部件，也是机组中故障率最高的部件。叶片在服役过程中其刚度等性能会逐渐退化，退化到一定程度时在随机风载荷作用下容易发生变形过大甚至折断故障，进而或撞击塔筒引起倒塔、机组烧毁等严重事故。因此国家标准规定，风电叶片必须通过疲劳测试方可出厂。于是，疲劳测试成为保障叶片质量的主要方式，其测试结果直接关系着叶片乃至机组在服役期内的运行安全。
[0003]最初的叶片疲劳测试均采用单向加载方式，即在挥舞和摆振方向分别进行弯曲疲劳加载，耗时近6个月，试验成本高，已无法适应市场需求。近年来，行业内开始出现双向加载方式，即在叶片挥舞和摆振方向同时加载，可将测试时间压缩至3个月左右，试验成本也随之降低。例如，专利“CN202110849560.4”提出了一种风力机叶片共振式双轴疲劳加载方法，通过在叶片挥舞与摆振方向分别安放加载装置及配重质量块，并通过监控力矩分布情况同时实现挥舞和摆振方向的弯曲疲劳测试；专利“CN201811336030.4”提出了一种以液压为动力，依靠两组液压缸往复运动为叶片挥舞和摆振方向提供激振力，也可同时实现挥舞和摆振方向的弯曲疲劳测试。
[0004]然而，无论单向加载还是双向加载，都只能测试叶片的弯曲疲劳性能，而实际上，随着叶片尺寸的不断攀升其抗扭性能不断下降，运行过程中低阶弯曲模态与扭转模态相互耦合，使叶片受力形式更加复杂，影响叶片结构的安全性和可靠性，降低叶片承载能力、变桨平稳性及能量转化率。因此，对于大型叶片而言，扭转载荷的影响是不容忽视的，应当考核叶片扭转方向上的疲劳性能。专利“CN202221746732.1”提出了一种叶片扭转疲劳测试装置，用于解决叶片在扭转方向上的疲劳测试需求。但是，在叶片疲劳测试中增加扭转疲劳测试，会导致测试周期将由原来6个月延长至9个月左右，这是行业内不愿看到的。
[0005]综上不难看出，目前风电叶片疲劳测试技术面临的主要问题是测试方法与测试成本和测试时间的矛盾，如何用最短的测试时间完成叶片挥舞和摆振方向的弯曲疲劳测试以及扭转方向的疲劳测试，是该行业亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
中的技术问题，本专利技术旨在开发一套能同时实现挥舞、摆振方向弯曲加载及扭转加载，且便于使用、易于解耦的风电叶片疲劳测试装置及方法，目的是升级现有单向或双向加载的疲劳测试装置及方法。
[0007]基于上述目的，本专利技术提出了一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，包括地基、导轨、环形支架组件、磁性导轨组件、磁性滑块组件、激振器组件、法兰盘组件、基座、
加强肋、风电叶片、激振器固定座和导轨钳制器。
[0008]优选的，两条相互平行的导轨水平固定在地基上面，两条导轨中部垂直套装有两个环形支架组件，每个环形支架组件前后两侧的两条导轨上各安装有两个导轨钳制器，导轨钳制器用于限定环形支架在导轨上的相对位置。每个环形支架组件中部各套装有一个倾斜放置的磁性导轨组件，每个磁性导轨组件中部各套装有一个磁性滑块组件。地基后端中部上面固定安装有基座，基座下部焊接有数根加强肋，基座前侧面上部中央通过法兰盘组件水平连接有一支风电叶片，风电叶片自右向左依次穿过两个磁性滑块组件的中部，两个环形支架组件右侧的风电叶片上各套装有一个激振器固定座，每个激振器固定座上面固定安装有一个激振器组件。
[0009]具体的，所述环形支架组件主要由辊子安装板、芯轴、辊子、拉杆、竖杆、斜拉杆、水平杆组成，水平杆水平放置，水平杆两端内侧通过四根斜拉杆固定焊接有四根竖杆，竖杆两端竖直、中部呈圆弧形，四根竖杆上端和下端的前后两侧各焊接有四块辊子安装板，水平杆中部焊接有两块辊子安装板，每块辊子安装板的内侧面通过辊子芯轴各安装有三个辊子，每两块辊子安装板之间安装有两根拉杆，拉杆用于调节每两块辊子安装板的间距。
[0010]具体的，所述磁性导轨组件主要由环形导轨、支撑杆、调节螺杆、固定块、矩形框、外侧磁铁组成，环形导轨左右两侧的中部空心处固定焊接有两组支撑杆，环形导轨上下两侧的中部空心处各固定焊接有两个固定块，每两个固定块中部套装有两根调节螺杆，调节螺杆两端穿过矩形框后通过螺母固定在矩形框上，矩形框位于环形导轨中部的空心处，矩形框左右内侧对称地固定有两根外侧磁铁。
[0011]具体的，所述磁性滑块组件主要由横梁、磁性滑块、内侧磁铁、角度调节器、拉杆螺栓、小仿形板、蝶形螺母、小卡条组成，两根横梁水平放置，上部的横梁左端和下部的横梁右端各通过铰链连接有一根磁性滑块，每根磁性滑块外侧固定安装有一根内侧磁铁，磁性滑块中部通过角度调节器和蝶形螺母与横梁中部连接，角度调节器用于调节磁性滑块的角度，蝶形螺母用于固定磁性滑块的角度，两根横梁前后侧面固定焊接有四根小卡条，四块小仿形板通过横梁两端的四根拉杆螺栓和四根小卡条固定在两根横梁之间，小仿形板中部的缺口与风电叶片的翼型吻合，两根内侧磁铁分别与两根外侧磁铁两两配对、互相排斥且互不接触。
[0012]具体的，所述激振器固定座上下两侧各设置有一个框架，两个框架的前后侧面固定焊接有四根大卡条，两个框架两端通过八根拉力螺杆将四块大仿形板紧紧套装在两个框架之间，大仿形板中部的缺口与风电叶片的翼型吻合，大卡条与大仿形板之间通过螺栓固定在一起，框架上面固定焊接有电机座安装板，电机座安装板中部上面固定焊接有电机安装座；激振器组件主要由变速箱、摆臂、配重块、电机组成，两个摆臂分别安装在变速箱左右两侧的变速箱输出轴端部，两个摆臂的端部，通过两根配重块安装轴套装有两组配重块，电机固定安装在变速箱后侧面中部，电机通过变速箱带动两个摆臂及配重块转动。
[0013]本专利技术还提出了一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试方法。传统的单向加载方式先在风电叶片的挥舞方向安装激振器组件，由激振器组件带动风电叶片在挥舞方向的A点和B点之间往复振动200万次，完成挥舞方向的弯曲疲劳测试；然后在风电叶片的摆振方向安装激振器组件，在摆振方向的C点和D点之间往复振动200万次，完成摆振方向的弯曲疲劳测试。两个单向加载共需耗时六个月。
[0014]现将挥舞和摆振方向的两个单向加载合并为一个双向加载，使风电叶片在点E和点F之间斜向往复振动200万次，既完成挥舞方向A点至B点之间的振动距离，也完成了摆振方向C点至D点之间的振动距离，即同时完成挥舞和摆振方向的弯曲疲劳测试。一个双向加载只需耗时三个月。双向加载时需将磁性导轨组件倾斜放置，通过调节拉杆缩小辊子安装板的间距从而使环形导轨固定不转，启动电机且使变速箱两侧的摆臂和配重块同向旋转，则风电叶片沿矩形框的中线上下倾斜振动。
[0015]进一步的，当疲劳测试中加入扭转疲劳测试时，将磁性导轨组件倾斜放置，通过调节拉杆增加辊子安装板的间距从而使环形导轨可自由转动，启动电机且使变速箱两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，包括地基（1）、导轨（2）、环形支架组件（3）、磁性导轨组件（4）、磁性滑块组件（5）、激振器组件（6）、法兰盘组件（7）、基座（8）、加强肋（9）、风电叶片（10）、激振器固定座（11）和导轨钳制器（12），其特征在于：两条相互平行的导轨（2）水平固定在地基（1）上面，两条导轨（2）中部垂直套装有两个环形支架组件（3），每个环形支架组件（3）前后两侧的两条导轨（2）上各安装有两个导轨钳制器（12），导轨钳制器（12）用于限定环形支架（3）在导轨（2）上的相对位置；每个环形支架组件（3）中部各套装有一个倾斜放置的磁性导轨组件（4），每个磁性导轨组件（4）中部各套装有一个磁性滑块组件（5）；地基（1）后端中部上面固定安装有基座（8），基座（8）下部焊接有数根加强肋（9），基座（8）前侧面上部中央通过法兰盘组件（7）水平连接有一支风电叶片（10），风电叶片（10）自右向左依次穿过两个磁性滑块组件（5）的中部，两个环形支架组件（3）右侧的风电叶片（10）上各套装有一个激振器固定座（11），每个激振器固定座（11）上面固定安装有一个激振器组件（6）。2.根据权利要求1所述的一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于：所述环形支架组件（3）主要由辊子安装板（13）、芯轴（14）、辊子（15）、拉杆（16）、竖杆（17）、斜拉杆（18）、水平杆（19）组成，水平杆（19）水平放置，水平杆（19）两端内侧通过四根斜拉杆（18）固定焊接有四根竖杆（17），竖杆（17）两端竖直、中部呈圆弧形，四根竖杆（17）上端和下端的前后两侧各焊接有四块辊子安装板（13），水平杆（19）中部焊接有两块辊子安装板（13），每块辊子安装板（13）的内侧面通过辊子芯轴（14）各安装有三个辊子（15），每两块辊子安装板（13）之间安装有两根拉杆（16），拉杆（16）用于调节每两块辊子安装板（13）的间距。3.根据权利要求1所述的一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于：所述磁性导轨组件（4）主要由环形导轨（20）、支撑杆（21）、调节螺杆（22）、固定块（23）、矩形框（24）、外侧磁铁（25）组成，环形导轨（20）左右两侧的中部空心处固定焊接有两组支撑杆（21），环形导轨（20）上下两侧的中部空心处各固定焊接有两个固定块（23），每两个固定块（23）中部套装有两根调节螺杆（22），调节螺杆（22）两端穿过矩形框（24）后通过螺母固定在矩形框（24）上，矩形框（24）位于环形导轨（20）中部的空心处，矩形框（24）左右内侧对称地固定有两根外侧磁铁（25）。4.根据权利要求1所述的一种弯扭组合加载的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于：所述磁性滑块组件（5）主要由横梁（26）、磁性滑块（27）、内侧磁铁（28）、角度调节器（29）、拉杆螺栓（30）、小仿形板（31）、蝶形螺母（32）、小卡条（33）组成，两根横梁（26）水平放置，上部的横梁（26）左端和下部的横梁（26）右端各通过铰链连接有一根磁性滑块（27），每根磁性滑块（27）外侧固定安装有一根内侧磁铁（28），磁性滑块（27）中部通过角度调节器（29）和蝶形螺母（32）与横梁（26）中部连接，角度调节器（29）用于调节磁性滑块（27）的角度，蝶形螺母（32）用于固定磁性滑块（27）的角度，两根横梁（26）前后侧面固定焊接有四根小卡条（33），四块小仿形板（31）通过横梁（26）两端的四根拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：白学宗，魏旭兵，安宗文，马强，李德旺，马辉东，曾世龙，
申请(专利权)人：甘肃万维天工成套装备开发有限公司白学宗，
类型：发明
国别省市：