一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置，属于海洋工程技术领域。

背景技术：

海上风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，当海水水深超过50m时，浮式海上风电机组(FOWT)将具有更好的经济可行性。FOWT作为新兴的前沿学科领域，其耦合的风浪环境物理特性极其复杂且实际建设工程经验匮乏，相关数值研究需要更多地依赖物理模型试验进行验证，而如何真实地重现海上环境，提高FOWT模型试验研究的精度，是国内外学者普遍关注的问题。

对于浮式海上风电机组模型试验，目前波浪水池的风场普遍由可移动式风扇阵列产生，但是存在两大挑战：其一波浪水池试验中对造风装置的功能和风场品质要求非常高；其二弗劳德数与雷诺数相似准则不匹配。如何真实地重现海上环境，提高浮式海上风机模型试验研究的精度，成为国内外学者非常关注的一个问题，先进的浮式海上风电机组模型试验技术是我国海上风电开发的迫切需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型目的是提供一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置。该实验装置能高精度的模拟风荷载对海上浮式风电机组的作用，贴近真实状态。可以根据需要操控电动缸对实验模型加载力来实时模拟不同风向、风速，解决了对造风装置的功能和风场品质要求高的问题。

为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本实用新型采取的技术方案是：一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置，其包括实验模型部分，所述实验模型部分，包括水池及置于水池中的风机，水池内侧四周边缘凸台上安装有第一、二、三、四电动缸及第一、二、三、四、五、六滑轮道组，所述第一电动缸通过第一滑轮道组及牵引线与风机叶片端点A连接，第一电动缸还通过第二滑轮道组及牵引线与风机叶片端点C连接，当第一电动缸工作时，带动与其相连的第一、二滑轮道组工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片，进而来模拟风的推力；所述第二电动缸通过第三滑轮道组及牵引线与风机叶片端点D连接，第二电动缸还通过第四滑轮道组及牵引线与风机叶片端点B连接，当第二电动缸工作时，带动与其相连的第三、四滑轮道组工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片，进而来模拟风机的恢复力；所述第三电动缸通过第五滑轮道组及牵引线与风机叶片端点B连接，所述第四电动缸通过第六滑轮道组及牵引线与风机叶片端点D连接，当第三电动缸和第四电动缸工作时，分别带动与其相连的第五滑轮道组和第六滑轮道组工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片，进而来模拟风机的扭矩。

所述的实验装置，它还包括操纵系统部分，所述操纵系统部分，包括气动荷载模拟系统、监控单元、运动控制计算机、编码器接口和伺服驱动器，所述气动荷载模拟系统与监控单元相连，监控单元与运动控制计算机之间通过以太网相连，运动控制计算机与编码器接口之间通过ISA总线相连，所述伺服驱动器还分别与运动控制计算机、编码器接口及实验模型部分相连；由运动控制计算机对伺服驱动器发送控制信号，伺服驱动器会通过伺服驱动来控制实验模型部分，同时，实验模型部分会将编码器信号通过伺服驱动器反馈给编码器接口，最终传给气动荷载模拟系统，实现气动荷载模拟系统与实验模型部分之间的信息传递；所述伺服驱动器分别与所述实验模型部分的第一、二、三、四电动缸相连。

本实用新型有益效果是：一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置，包括实验模型部分和操纵系统部分。所述实验模型部分，包括水池及置于水池中的风机，水池内侧四周边缘凸台上安装有四个电动缸及六个滑轮道组，所述操纵系统部分，包括气动荷载模拟系统、监控单元、运动控制计算机、编码器接口和伺服驱动器，所述四个电动缸分别与伺服驱动器连接。与已有技术相比，本实用新型能高精确的模拟风荷载对海上浮式风电机组的作用，贴近真实状态。可以根据需要操控电动缸对实验模型加载力来实时模拟不同风向、风速。解决了对造风装置的功能和风场品质要求高的问题，整个实验装置结构简单,易安装,操作方便,安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图中：1、风机、1a、风机叶片，2、水池，2a、第一电动缸，2b、第二电动缸，2c、第三电动缸，2d、第四电动缸，2e、第一滑轮道组，2f、第二滑轮道组，2g、第三滑轮道组，2h、第四滑轮道组，2i、第五滑轮道组，2j、第六滑轮道组。

图2是本实用新型实验装置中的四个电动缸与伺服驱动器连接示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、2所示，一种浮式海上风电机组的混合模型实验装置，其包括实验模型部分，所述实验模型部分，包括水池2及置于水池2中的风机1，水池2内侧四周边缘凸台上安装有第一、二、三、四电动缸2a、2b、2c、2d及第一、二、三、四、五、六滑轮道组2e、2f、2g、2h、2i、2j，所述第一电动缸2a通过第一滑轮道组2e及牵引线与风机叶片1a端点A连接，第一电动缸2a还通过第二滑轮道组2f及牵引线与风机叶片1a端点C连接，当第一电动缸2a工作时，带动与其相连的第一、二滑轮道组2e、2f工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片1a上，进而来模拟风的推力；所述第二电动缸2b通过第三滑轮道组2g及牵引线与风机叶片1a端点D连接，第二电动缸2b还通过第四滑轮道组2h及牵引线与风机叶片1a端点B连接，当第二电动缸2b工作时，带动与其相连的第三、四滑轮道组2g、2h工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片1a上，进而来模拟风机1的恢复力；所述第三电动缸2c通过第五滑轮道组2i及牵引线与风机叶片1a端点B连接，所述第四电动缸2d通过第六滑轮道组2j及牵引线与风机叶片1a端点D连接，当第三电动缸2c和第四电动缸2d工作时，分别带动与其相连的第五滑轮道组2i和第六滑轮道组2j工作，通过牵引线将力传递给与其相连的风机叶片1a，进而来模拟风机1的扭矩。

所述的实验装置，它还包括操纵系统部分，所述操纵系统部分，包括气动荷载模拟系统、监控单元、运动控制计算机、编码器接口和伺服驱动器，所述气动荷载模拟系统与监控单元相连，监控单元与运动控制计算机之间通过以太网相连，运动控制计算机与编码器接口之间通过ISA总线相连，所述伺服驱动器还分别与运动控制计算机、编码器接口及实验模型部分相连；由运动控制计算机对伺服驱动器发送控制信号，伺服驱动器会通过伺服驱动来控制实验模型部分，同时，实验模型部分会将编码器信号通过伺服驱动器反馈给编码器接口，最终传给气动荷载模拟系统，实现气动荷载模拟系统与实验模型部分之间的信息传递；所述伺服驱动器分别与所述实验模型部分的第一、二、三、四电动缸相连。