一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于试验测试方法领域，特别是指一种用于风电叶片竖向静力加载试验中 对测点双向变形同时进行精准测量的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着风电技术的健康快速发展，对叶片结构试验的可靠性提出了更高要 求。风电叶片全尺寸静力加载试验作为验证其结构强度和稳定性是否满足要求的一种重要 方法，是获得行业认证的必备试验之一。但是风电叶片属于不规则结构件，在进行静力加载 试验时，叶片自身会发生不规则的空间扭转变形，双向（水平方向和竖直方向）的变形难以 准确测量。传统的测量方法均假设叶片没有发生扭转，即认为叶片变形前后被测点在同一 个平面内，这种测试方法存在着很大的测试误差，严重影响着测量结果的准确性。
【发明内容】
[0003] 目前风电叶片进行全尺寸静力试验时，竖直方向变形量的常用测试方法如图1所 示，试验之前位移测试装置与叶片测点之间的连线〇m与地面垂直，其中om为试验之前，测点 〇与地面的垂直距离，但当叶片变形后，位移测试装置与叶片测点(6/的连线与地面并不垂 直;另外由于叶片发生不规则扭转变形，测点与测点〇也根本不在同一平面上，所以采用 Δ>; = om' _ 并不是叶片在竖直方向的精准变形量，使用该方法测量的竖直方向误 差非常大;而对于叶片在水平方向的精准变形量產X还未见有相关参考方法。
[0004] 本发明针对风电叶片竖向静力试验中如何进行双向位移变形精准测量存在的问 题，提出了一种崭新的精确测量方法及装置，能简单、有效地解决上述问题。
[0005] 本发明通过下述技术方案来实现： 一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法及装置，测量方法如下： (一） 、将风电叶片通过若干高强度螺栓固定在筒型加载支座上； (二） 、在被测点〇左下方和右下方地面上分别固定一个位移测试装置和，在被测点〇上 采用球铰接结构连接一根双球头连接杆，连接杆的另一端也采用球铰接结构连接一块方型 连接板，连接板通过四个螺栓对称连接一个激光测距仪，如图2所示;激光测距仪的激光点 始终垂直打在地面上，记作点P，测出被测点〇与激光点P的初始距离op，测出位移测试装置 和叶片被测点0的距离〇a，测出位移测试装置(4)和叶片被测点〇的距离ob，测出位移测量装 置之间的距离ab; (三） 、三个位移测量装置均通过信号线连接到现场的监控系统，如图4所示； (四） 、对叶片进行静力试验加载到设定载荷，所述叶片被测点〇的位置移动到#，激光 点位置由P点移动到#，〇与；#不在同一平面上，〇点和P点在平面ABCD上，和丨在平面 上 AWCD ·， (五） 、测出被测点g与地面的垂直距离，得出测点〇在竖向y方向的精确变形值：
(六） 、测出位移测试装置和叶片被测点#的距离:??，位移测试装置和叶片被测点 #的距离(6//)，作丄ab，垂点为η，pn的长度就是测点〇在水平X方向的精准变形量。
[0006] 测点〇在水平X方向的精确变形量计算具体包括如下步骤： 步骤1:根据勾股定理计算三角形Δ bop的水平边长bp，计算公式如下：
步骤2:根据海伦公式和勾股定理计算遂|:_f的水平边长bn，计算公式如下：
作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法及装 置，其特征在于:两个位移测量装置分别位于叶片被测点的左下方和右下方，且两者的距离 不小于叶片变形后被测点在水平方向产生的位移;激光测距仪悬挂在叶片被测点〇的下方， 叶片变形后被测点在竖直方向产生的变形小于位移测试装置与被测点〇的初始距离。
[0007] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，在叶片变形过程中，由于重力作用，连接杆、连接板和激光测距仪始终在一条中轴 线上，并且始终与地面垂直。
[0008] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，在叶片变形过程中，连接杆与叶片夹具的中心线始终不垂直。
[0009] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，所述叶片被测点〇与位移测试装置之间通过钢丝绳连接，所述激光测距仪与地面之 间非接触，激光点垂直打在地面上。
[0010] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，通过拉绳式位移传感器测得钢丝绳〇a和ob的长度值，采用激光测距仪测得与地面 的垂直距离op。
[0011] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，能同时精准测量风电叶片或者非规则样件在发生扭转变形时在水平方向与竖直方 向的变形量。
[0012] 作为可选方式，上述的一种风电叶片竖向静力加载双向位移变形的精准测量方法 及装置，所述被测点〇、位移测试装置、激光测距仪位于同一平面ABCD内；叶片变形后，被测 点忒扭转到另一平面#梦?内。
[0013] 上述的位移测量装置，激光测距仪通过4个螺栓对称固定在方型连接板上，连接杆 的一端通过球头连接在叶片夹具下面，另外一端也采用球铰接与方型连接板相连。
[0014] 上述的监控系统，所述两个拉绳式位移传感器和激光测距仪和控制器组成。拉绳 式位移传感器通过信号线将模拟量信号传输给控制器，激光测距仪通过RS485总线将数字 信号传给控制器，控制器与人机界面通过RS485总线进行双向数据传输，在人机界面上同时 将双向位移变化量显示、存储。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果： 传统方式在叶片加载试验变形后，叶片测点#与位移测试装置的连线与地面并不垂 直；另外由于叶片发生不规则扭转变形，测点#与测点〇根本不在同一平面上，所以采用 = om - c/m并不是叶片在竖直方向的精准变形量，导致测量误差非常大。相比传统 的测量方式，使用该方法能通过空间几何精确地测量出被测点在水平X和竖向y的变形量， 适应于风电叶片或者其他长梁物件发生不规则扭转变形时的水平和竖向变形测量，易于在 工程应用中推广。
【附图说明】
[0016] 图1为传统的叶片竖向位移变形测试方法示意图； 图2为本发明中实现双向位移精准测试的结构示意图； 图3为本发明中实现双向位移精准测试的空间几何计算示意图； 图4为本发明中实现双向位移精准测试的控制结构示意图；
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进 行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实例仅仅用于解释本发明，并不用于限定 本发明。
[0018] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥 的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类 似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一 个实施例而已。
[0019] 对图2结构的组成部分进行描述：1为筒型加载支座，叶片根部通过高强度螺栓被 固定在上面;2为风电叶片;3为位移测试装，为30m拉绳式位移传感器，输出信号为模拟量信 号4为位移测量装置，也为30m拉绳式位移传感器，模拟量信号输出；5为叶片夹具，与叶片之 间通过木鞍连接;6为双球头连接杆，两头均为球头结构，用于连接竖向位移测量装置;7为 方型连接板;8为螺栓、用于连接激光测距仪和方型连接板(7);9为激光测距仪;10为位移测 量装置(3)的钢丝绳；11为位移测量装置(4)的钢丝绳。
[0020] 叶片进行静力加载试验之前，在叶片2被测点〇左下方