用于风力发电机组的变桨齿形带的测试工装及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术，尤其涉及用于风力发电机组的变桨齿形带的测试工装及系统。
【背景技术】
[0002]风机齿形带是应用于风力发电机组变桨系统上的重要部件，齿形带变桨是风力发电机组上一种变桨技术方案，所采用的齿形带是圆弧型带齿的同步齿形带。因风机的工作环境较为复杂，且变桨较为频繁，故对风机齿形带的要求也较高，一般要有不低于20年的寿命要求。齿形带的质量决定着整个风机的质量，所以对齿形带的性能要求较高。
[0003]为了鉴别齿形带的性能是否满足风机的要求，需要对齿形带进行疲劳测试来测试齿形带的疲劳寿命。
[0004]现有的测试齿形带疲劳寿命的实验方案通常包括三种。第一种为齿形带挂机实验。齿形带挂机试验，即把齿形带安装在风力发电机组上，整机在项目现场运行，通过运行后的测试结果来判断齿形带的特性，此种方法周期很长，且测试时因为载荷变化，无法定量确定齿形带性能。
[0005]参照图1，第二种方案是将齿形带安放在驱动轮4’上，齿形带两端挂上重物(图中左侧为涨紧重物I’，其用于将齿形带张紧，右侧为负载重物5’，其用于对齿形带施加负载)，为了保证可靠测试，齿形带两侧还分别设置有涨紧轮3’和导向轮2’。测试时，通过电机驱动齿轮正转和反转来使齿形带拉起和下放重物，齿轮通过正反不断循环运行来达到测试齿形带疲劳寿命的目的。这种方法因为要使用重物模拟载荷，只能对驱动轮施加单项载荷，在试验大规格齿形带时，重物重量会非常大，且重物的惯性载荷会给齿形带造成冲击，所以试验样带通常都窄于实际的齿形带，试验结果不能真实反映齿形带在风机变桨系统中的性能。
[0006]参照图2，第三种方案是使用部分宽度的同规格齿形带(如1/4带宽)，将其套设在负载轮6 ’和驱动轮4 ’上，再在其上下两侧设置涨紧轮3’，使其张紧，通过负载轮6 ’加载模拟齿形带载荷，这种加载方式，因几何关系限制，驱动轮包角和涨紧轮的位置都不能和实际齿形带驱动系统吻合，试验结果不能真实反映齿形带在风机变桨系统中的性能。
[0007]以上测试齿形带疲劳寿命的测试方案各有弊端，且都无法模拟较真实的风机齿形带变桨工况。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提供一种用于风力发电机组的变桨齿形带的测试工装及系统，以解决现有的测试齿形带疲劳寿命的实验方案无法模拟较真实的风机齿形带变桨工况的问题。
[0009]根据本发明的一方面，提供一种用于风力发电机组的变桨齿形带的测试工装。该测试工装包括测试台架、驱动系统和负荷加载系统;分别用于放置与被测试的齿形带适配的变桨盘、变桨轮组件的变桨盘工位和变桨轮工位;其中，齿形带绕过变桨轮组件，且两端固定设置在变桨盘上;驱动系统驱动变桨轮组件转动，负荷加载系统对齿形带施加负荷。
[0010]优选地，变桨盘上设有固定齿形带两端的第一固定端和第二固定端，负荷加载系统包括第一液压油缸和第二液压油缸，第一液压油缸对第一固定端施加载荷和/或第二液压油缸对第二固定端施加载荷。
[0011]优选地，测试台架上设有第一固定支座，第一液压油缸一端与第一固定支座连接，另一端与第一固定端连接;测试台架上设有第二固定支座，第二液压油缸一端与第二固定支座连接，另一端与第二固定端连接。
[0012]优选地，测试工装中部还设有回转支承，回转支承的外圈与变桨盘之间设有连接部。
[0013]优选地，驱动系统包括液压马达及减速机。
[0014]优选地，在变桨盘工位上设置有变桨盘，在变桨轮工位上设置有变桨轮组件，变桨轮组件包括与被测试的齿形带啮合的驱动轮及压设在被测试的齿形带上的张紧轮组件，张紧轮组件与驱动轮位于被测试的齿形带的两侧。
[0015]根据本发明的另一方面，提供一种用于风力发电机组变桨齿形带的测试系统，包括上述实施例的用于风力发电机组变桨齿形带的测试工装，和控制器，控制器用于控制测试工装的驱动系统及负荷加载系统对被测试的齿形带执行测试操作。
[0016]优选地，测试系统还包括至少一个传感器:设置在驱动系统的转速传感器、旋向传感器、扭矩传感器、压力传感器和温度传感器，设置在负荷加载系统的压力传感器、温度传感器、接近开关及行程开关，以及设置在被测试的齿形带的固定端部的拉力传感器。
[0017]优选地，测试系统还包括与控制器连接的工控机，工控机包括用于通过传感器采集测试数据的数据采集模块。
[0018]优选地，控制器是可编程逻辑控制器。
[0019]根据本发明实施例提供的用于风力发电机组的变桨齿形带的测试工装及系统，通过测试工装可模拟风机变桨齿形带的变桨工况对齿形带进行测试，真实反映齿形带在风力发电机组变桨系统中的性能，并且其设计合理、结构紧凑、控制简单、安全可靠。
【附图说明】
[0020]图1是现有技术中齿形带安放在齿轮上进行测试的示意图；
[0021]图2是现有技术中负载轮加载模拟齿形带进行测试的示意图；
[0022]图3是本发明实施例一的变桨齿形带测试工装的示意图；
[0023]图4是本发明实施例二的变桨齿形带测试系统的示例性控制逻辑的示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]现有技术中:
[0026]I’、涨紧重物;2’、导向轮;3’、涨紧轮;4’、驱动轮;5’、负载重物;6’、负载轮；
[0027]本发明中:
[0028]2、测试台架;3、液压马达;4、齿形带;5、工控机的数据采集模块;6、驱动系统;7、控制器;8、负荷加载系统；11、第一液压油缸；12、第二液压油缸;21、变桨盘;22、变桨轮组件；23、连接部;25、回转支承。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0030]齿形带变桨是风力发电机组上一种常见的变桨技术方案，所采用的齿形带是圆弧型带齿的同步齿形带。通过模拟实际使用的工况或者采用加速疲劳测试的方法能够达到测试齿形带的疲劳寿命的目的。
[0031 ] 实施例一
[0032]如图3所示，本发明的实施例提供一种用于风力发电机组的变桨齿形带4的测试工装。该测试工装包括测试台架2，测试台架2是齿形带4测试的实验基础底座，其底部设有若干支腿，用于承载测试工装上的零部件，为减轻台架整体重量，通常测试台架2设计成空心结构，其形状并无特殊规定。
[0033]测试工装还包括驱动系统6和负荷加载系统8，以及分别用于放置与被测试的变桨齿形带4(以下简称齿形带4)适配的变桨盘21、变桨轮组件22的变桨盘工位和变桨轮工位(用于在测试齿形带4时分别放置变桨盘21和变桨轮组件22)。其中，齿形带4绕过变桨轮组件22，且两端固定在变桨盘21上。使用时，驱动系统6驱动变桨轮组件22转动，从而带动齿形带4转动，此时，负荷加载系统8对齿形带4施加负荷，实现齿形带4疲劳寿命测试。
[0034]本发明实施例提供的测试工装因设有变桨盘工位和变桨轮工位，再加上用于驱动变桨轮组件22转动的驱动系统6以及对齿形带4施加负荷的负荷加载系统8，不仅可对全宽度齿形带4进行测试，而且能使测试工装能够较好的模拟风机齿形带4变桨工况。
[0035]为了进一步确保测试工装能够真实的模拟实际风机齿形带4变桨工况，在变桨盘工位上设置有与该齿形带4相适配的变桨盘21。在变桨轮工位上还设置有变桨轮组件22。变桨盘21的外缘用于放置齿形带4，并使齿形带4的两端固定在变桨盘21上。不同的齿形带4被测试时，可以根据需要在变桨盘工位和变桨轮工位上更换不同的变桨盘21和变桨轮组件22。
[0036]为节省成本，简化设计结构，测试工装上的变桨盘21可以不必要使用实际风力发电机组的变桨轴承，只需按照实际变桨轴承的外形尺寸设计半圆形变桨盘21模具即可，使用时使齿形带4的两端固定在变桨盘21模具的外缘表面。变桨轮组件22包括与被测试的齿形带4啮合的驱动轮及压设在齿形带4上的张紧轮组件，张紧轮组件与驱动轮位于齿形带4的两侧。驱动轮用于驱动齿形带4转动，张紧轮组件可以是一个张紧轮，也可以是多个张紧轮，主要用于将齿形带4更大程度地张紧。为确保测试效果，齿形带4与其接触部件(变桨盘21或变桨轮组件22)之间的角度、位置关系须和实际风力发电机组变桨系统的情况相同。
[0037]为进一步简化设计，变桨轮组件22(驱动轮和张紧轮)可以集成至一个齿轮箱体中，使用时，只需让齿形带4穿过齿轮箱体即可。
[0038]为实现变桨盘21能模拟实际风机变桨轴承的转动，测试工装中部还设有回转支承25，回转支承25的外圈与变桨盘21之间设有连接部23。具体地，变桨盘21是中空半圆体，其凹面内缘与回转支承25的外圈之间设有多个加强筋板，实现变桨盘21可随回转支承25转动。
[0039]为达到齿形带4测试效果，变桨盘21外缘上设有用于固定齿形带4两端的第一固定端和第二固定端。优选地，第一固定端和/或第二固定端还可设置齿形带4张紧装置，确保齿形带4在进行加载测试时处于张紧状态。
[0040]负荷加载系统8包括第一液压油缸11和第二液压油缸12，通过第一液压油缸11对齿形带4的第一固定端施加载荷，并且通过和/或所述第二加载部第二液压油缸12对第二固定端施加载荷，从而从两侧对要测试的齿形带4施加载荷。齿形带4两端均设有加载部，可分别对齿形带4的两端施加负荷。优选地，第一加载部和/或第二加载部为液压油缸，使用液压油缸加载，体积小、载荷大、更容易控制且整个测试工装系统惯性小。由于本发明实施例的测试工装的负荷加载系统8能够对齿形带4提供较大载荷，所以被测试的齿形带4可以是真实风机用的全宽度齿形带4。
[0041]为使液压油缸较稳固地固定在测试台架2上，且能对齿形带4两端施加负荷，在测试台架2上远离齿形带4的第一固定端处设有第一固定支座。第一固定支座与第一液压油缸11的无杆腔端固定连接;第一液压油缸11的有杆腔端与齿形带4的第一固定端固定连接。同样，在测试台架2上，远离齿形带4的第二固定端处设有第二固定支座，第二固定支