一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台的制作方法
【专利摘要】本发明属于风机叶片认证试验【技术领域】，具体涉及一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台。目的是固支平台静力测试最大承载弯矩不小于35MNm、测试时间要求在3个月内完成、成本控制在200万元范围内，解决现有技术无法满足兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束载荷要求的问题。该固支平台包括承载墙体（6）、叶片固支斜筒（3）、墙体前斜撑梁（2）、墙体后斜撑梁（8）、墙体支撑底板（11）和承载地轨（12）。本发明在采用承载墙体、叶片固支斜筒、墙体前斜撑梁、墙体后斜撑梁、墙体支撑底板和承载地轨组成的固支平台，固支平台静力测试最大承载弯矩超过35MNm，疲劳测试最大承载弯矩超过20MNm，固支平台的俯仰挠度小于1°，满足了试验要求。
【专利说明】一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台
【技术领域】
[0001]本发明属于风机叶片认证试验【技术领域】，具体涉及一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台。
【背景技术】
[0002]近年来，随着能源危机及环境污染的呼声日益高涨，各国对新能源的需求及对环境污染的治理也越来越迫切。风能作为一种清洁的可再生能源日益受到各国重视。兆瓦级大型风力发电机越来越多地安装在了世界各地的风电场。
[0003]兆瓦级大型风力发电机转子叶片是风机最重要的部件。风机叶片的强度、刚度性能决定了发电机组的性能。根据IEC61400相关国际标准:所有新研发叶片必须经过严格的第三方测试试验及认证后才能批产投放市场。兆瓦级大型风机叶片测试试验中，首要解决的关键问题是具有足够刚度、强度的风机叶片试验用固支平台。要求固支平台静力测试最大承载弯矩为35MNm，疲劳测试最大承载弯矩为20MNm，固支平台的俯仰挠度小于1°。
[0004]目前，国内外往往采用大型预埋桩基钢筋混凝土浇筑试验平台对叶片进行悬臂固支约束。该类平台的优点是强度、刚度稳定且安装方便；其缺点是建设周期长(通常需半年以上的时间)，投资成本高(通常成本不低于400万元)，灵活适用性及可扩充性差。
[0005]在固支平台静力测试最大承载弯矩不小于35MNm、测试时间要求在3个月内完成、成本控制在200万元范围内，现有的固支平台无法满足兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束的载荷要求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是在固支平台静力测试最大承载弯矩不小于35MNm、测试时间要求在3个月内完成、成本控制在200万元范围内，解决现有技术无法满足兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束的载荷要求的问题，提供一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台。
[0007]本发明是这样实现的:
[0008]一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，包括承载墙体、叶片固支斜筒、墙体前斜撑梁、墙体后斜撑梁、墙体支撑底板和承载地轨；其中，承载墙体的上部为长方体状，下部为横截面为梯形的棱台六面体；叶片固支斜筒为圆筒状，叶片固支斜筒侧壁内布置加强筋，叶片固支斜筒的一端与承载墙体的前端固定连接，叶片固支斜筒的另一端与叶片根部固定连接；墙体前斜撑梁的一端与承载墙体的前端固定连接，另一端与承载地轨固定连接；墙体后斜撑梁的一端与承载墙体的后端固定连接，另一端与承载地轨固定连接；墙体支撑底板为金属制板状，墙体支撑底板的顶部与承载墙体的底部固定连接，墙体支撑底板的底部固定安装在承载地轨上。
[0009]如上所述的承载墙体上部的厚度为lm，承载墙体由强度大于280Mpa的材料制成。
[0010]如上所述的承载墙体由铸钢制成。
[0011]如上所述的叶片固支斜筒侧壁内沿周向均匀布置若干连接上下端面的加强筋，叶片固支斜筒侧壁的厚度、上下端面厚度与加强筋厚度的比例关系为2:4:1，叶片固支斜筒一端端面与另一端端面之间夹角的角度范围为9°?14°。
[0012]如上所述的叶片固支斜筒的一端的截面为椭圆形，叶片固支斜筒的另一端的截面为圆形；加强筋的数量为40根；叶片固支斜筒的外径为2.3m，壁厚为大于40mm ;叶片固支斜筒轴向的最短长度为300mm?500mm。
[0013]如上所述的墙体前斜撑梁为2?4根,墙体后斜撑梁为5?7根。
[0014]如上所述的墙体支撑底板采用由强度大于280Mpa的材料制成。
[0015]如上所述的承载地轨通常由4?8对地轨组成，每对地轨中心线之间的距离相等；地轨的长度为1m?15m ;每对地轨由两个“工字型”钢组成。
[0016]如上所述的每对地轨中的两个“工字型”并排竖直放置，两个“工字型”钢几何中心之间间距为10mm?120mm ;它们埋在地面以下，两个并排的竖直放置的“工字型”钢的顶部与地面齐平。
[0017]它还包括墙体前端板、墙体后端板、斜拉杆和钢梁；其中，墙体前端板和墙体后端板均为板状，墙体前端板的一端与承载墙体的前端固定连接，另一端分别与叶片固支斜筒截面为椭圆的一端和前斜撑钢梁的一端连接；墙体后端板的一端与承载墙体的后端固定连接，另一端分别与后斜撑钢梁的一端和斜拉杆的一端固定连接；在墙体前端板和墙体后端板上开有长方形孔；斜拉杆的另一端与钢梁的上部固定连接；钢梁的下部与承载地轨固定连接。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]本发明在采用承载墙体6、叶片固支斜筒3、墙体前斜撑梁2、墙体后斜撑梁8、墙体支撑底板11和承载地轨12组成的固支平台，固支平台静力测试最大承载弯矩超过35MNm，疲劳测试最大承载弯矩超过20MNm，固支平台的俯仰挠度小于1°，满足了兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束的载荷。该固支平台建设周期短，一般，一个月即可搭建完成；该固支平台搭建成本低，一般成本不超过200万元，极大地节约了试验投入成本，极大地缩短了试验准备周期。此外，采用组合搭建的方式增强了试验平台的适应性、可扩充性及各部件的重复利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台的结构示意图；
[0021]图中:1.风机叶片，2.前斜撑钢梁，3.叶片固支斜筒，4.钢制小斜撑，5.墙体前端板，6.承载墙体，7.墙体后端板，8.后斜撑钢梁，9.斜拉杆，10.钢梁，11.墙体支撑底座，12.承载地轨。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台进行具体介绍:
[0023]一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，包括承载墙体6、叶片固支斜筒3、墙体前斜撑梁2、墙体后斜撑梁8、墙体支撑底板11、承载地轨12。其中，承载墙体6的上部为长方体状，下部为横截面为梯形的棱台六面体；在本实施例中，承载墙体6上部的厚度为lm，承载墙体一般由强度大于280Mpa的材料制成，一般由铸钢制成。
[0024]叶片固支斜筒3为圆筒状，叶片固支斜筒3侧壁内沿周向均匀布置若干连接上下端面的加强筋，叶片固支斜筒3侧壁的厚度、上下端面厚度与加强筋厚度的比例关系为2:4:1，叶片固支斜筒3的一端与承载墙体6的前端固定连接，叶片固支斜筒3的另一端与风机叶片I根部固定连接；在本实施例中，加强筋的数量为40根；叶片固支斜筒3的一端的截面为椭圆形，叶片固支斜筒3的另一端的截面为圆形，叶片固支斜筒3 —端端面与另一端端面之间夹角的角度范围为9°?14°，如取9°、11°或14° ;叶片固支斜筒3的另一端与叶片根部固定连接采用螺纹连接实现它；叶片固支斜筒3的外径为2.3m，壁厚为大于40mm,—般为50mm、55mm或60mm ;加强筋采用通用设计。叶片固支斜筒3轴向的最短长度为300mm?500mm,如300mm、400mm或500mm。墙体前斜撑梁2的一端与承载墙体6的前端固定连接，另一端与承载地轨12固定连接。墙体后斜撑梁8的一端与承载墙体6的后端固定连接，另一端与承载地轨12固定连接。墙体前斜撑梁2和墙体后斜撑梁8均采用通用工装钢梁实现，它们的数量根据实际情况确定，一般，墙体前斜撑梁2为2?4根，如2根、3根或4根，墙体后斜撑梁8为5?7根，如5根、6根或7根。墙体支撑底板11为金属制板状，它的顶部与承载墙体6的底部固定连接，它的底部固定安装在承载地轨12上，墙体支撑底板
11一般采用由强度大于280Mpa的材料制成，通常由铸钢制成。承载地轨12通常由4?8对地轨组成,如4、6或8对，每对地轨中心线之间的距离相等,一般为lm。每对地轨由两个“工字型”钢组成，它们并排竖直放置，两个“工字型”钢几何中心之间间距一般为10mm?120mm，如100mm、IlOmm或120mm，它们埋在地面以下，两个并排的竖直放置的“工字型”钢的顶部与地面齐平。地轨的长度为1m?15m，如10m、13m或15m。
[0025]在优选的实施例中，本发明的兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台还包括墙体前端板5、墙体后端板7、斜拉杆9和钢梁。其中,墙体前端板5和墙体后端板7均为板状，厚度均为100_，墙体前端板5的一端与承载墙体6的前端固定连接，另一端分别与叶片固支斜筒3截面为椭圆的一端和前斜撑钢梁2的一端连接。墙体后端板7的一端与承载墙体6的后端固定连接，另一端分别与后斜撑钢梁8的一端和斜拉杆9的一端固定连接。在墙体前端板5和墙体后端板7上开有长方形孔，供人员进出使用。在本实施例中，墙体前端板5和墙体后端板7通过高强螺杆分别与承载墙体6、前斜撑钢梁2和后斜撑钢梁8固定连接。斜拉杆9的另一端与钢梁的上部固定连接。钢梁10的下部与承载地轨12固定连接，在本实施例中，钢梁10采用通用的铸钢制成。
[0026]进行兆瓦级叶片测试时，将兆瓦级叶片根部固定在叶片固支斜筒3的截面为正圆的一端，即可开展相关的测试项目，固支平台静力测试最大承载弯矩超过35MNm，疲劳测试最大承载弯矩超过20MNm，固支平台的俯仰挠度小于1°，满足了兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束的载荷。
[0027]本发明在采用承载墙体6、叶片固支斜筒3、墙体前斜撑梁2、墙体后斜撑梁8、墙体支撑底板11和承载地轨12组成的固支平台，固支平台静力测试最大承载弯矩超过35MNm，疲劳测试最大承载弯矩超过20MNm，固支平台的俯仰挠度小于1°，满足了兆瓦级大型风力发电机转子叶片固支约束的载荷。该固支平台建设周期短，一般，一个月即可搭建完成；该固支平台搭建成本低，一般成本不超过200万元，极大地节约了试验投入成本，极大地缩短了试验准备周期。此外，采用组合搭建的方式增强了试验平台的适应性、可扩充性及各部件的重复利用率。
【权利要求】
1.一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，包括承载墙体(6)、叶片固支斜筒(3 )、墙体前斜撑梁(2 )、墙体后斜撑梁(8 )、墙体支撑底板(11)和承载地轨(12 );其中，承载墙体(6)的上部为长方体状，下部为横截面为梯形的棱台六面体；叶片固支斜筒(3)为圆筒状，叶片固支斜筒(3)侧壁内布置加强筋，叶片固支斜筒(3)的一端与承载墙体(6)的前端固定连接，叶片固支斜筒(3)的另一端与风机叶片(I)根部固定连接；墙体前斜撑梁(2)的一端与承载墙体(6)的前端固定连接，另一端与承载地轨(12)固定连接；墙体后斜撑梁(8)的一端与承载墙体(6)的后端固定连接，另一端与承载地轨(12)固定连接；墙体支撑底板(11)为金属制板状，墙体支撑底板(11)的顶部与承载墙体(6)的底部固定连接，墙体支撑底板(11)的底部固定安装在承载地轨(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的承载墙体(6)上部的厚度为lm，承载墙体(6)由强度大于280Mpa的材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的承载墙体(6)由铸钢制成。
4.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的叶片固支斜筒(3)侧壁内沿周向均匀布置若干连接上下端面的加强筋，叶片固支斜筒(3)侧壁的厚度、上下端面厚度与加强筋厚度的比例关系为2:4:1，叶片固支斜筒(3)—端端面与另一端端面之间夹角的角度范围为9°?14°。
5.根据权利要求4所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的叶片固支斜筒(3)的一端的截面为椭圆形，叶片固支斜筒(3)的另一端的截面为圆形；加强筋的数量为40根；叶片固支斜筒(3)的外径为2.3m，壁厚为大于40mm;叶片固支斜筒(3)轴向的最短长度为300mm?500mm。
6.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的墙体前斜撑梁(2)为2?4根，墙体后斜撑梁(8)为5?7根。
7.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的墙体支撑底板(11)采用由强度大于280Mpa的材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的承载地轨(12)通常由4?8对地轨组成，每对地轨中心线之间的距离相等；地轨的长度为1m?15m;每对地轨由两个“工字型”钢组成。
9.根据权利要求7所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:所述的每对地轨中的两个“工字型”并排竖直放置，两个“工字型”钢几何中心之间间距为10mm?120_ ;它们埋在地面以下，两个并排的竖直放置的“工字型”钢的顶部与地面齐平。
10.根据权利要求1所述的一种兆瓦级大型风机叶片试验钢框架固支平台，其特征在于:它还包括墙体前端板(5 )、墙体后端板(7 )、斜拉杆(9 )和钢梁(1 );其中，墙体前端板(5 )和墙体后端板(7 )均为板状,墙体前端板(5 )的一端与承载墙体(6 )的前端固定连接,另一端分别与叶片固支斜筒(3)截面为椭圆的一端和前斜撑钢梁(2)的一端连接；墙体后端板(7)的一端与承载墙体(6)的后端固定连接，另一端分别与后斜撑钢梁(8)的一端和斜拉杆(9)的一端固定连接；在墙体前端板(5)和墙体后端板(7)上开有长方形孔；斜拉杆(9)的另一端与钢梁的上部固定连接；钢梁(10)的下部与承载地轨(12)固定连接。
【文档编号】G01M13/00GK104344948SQ201310343860
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】李瑞明, 吴兵, 张凯, 张辉, 葛鹏, 周江帆, 梁超, 张健, 李芮 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院