一种风电叶片故障模拟试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种模拟试验装置，特别是一种风电叶片故障模拟试验台。
【背景技术】
[0002]风力发电机组主要依靠其叶片捕捉风能，由叶轮将风能转换成机械能，再由发电机将机械能转化成电能。风力发电机组在运行过程中会遇到雪、风沙、雷电和暴风等恶劣的天气，会造成风轮质量不平衡、叶片表面磨损、叶片开裂甚至断裂。随着风电技术的不断发展，风力发电机组主流机型的功率越来越大。目前，中国市场上单机容量为的风力发电机组应用较广泛。改型风力发电机组的叶轮直径有80多米，塔架的高度是70米左右，同时风力发电厂一般在海上及偏远地区，这给风力发电机叶片的诊断及维护带来了极大的不便。
[0003]为提高风力发电机组运行的可靠性，对风电叶片故障状态进行监测具有非常重要的意义。目前，国内对风电叶片的检测多停留在静态测试阶段，对风电叶片实行定期检测和维护，这样会减小发电效率，很难发现风电叶片的早期故障。一旦风电叶片发生故障会造成一定的经济损失，甚至伤及人畜。因此，本实用新型设计一种风电叶片故障模拟试验台，为风电叶片故障诊断与状态监测提供试验平台。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种风电叶片故障模拟试验台，可以模拟叶片由于表面结冰及内部材料脱落而导致风轮质量不平衡故障，同时还可以模拟叶片表面磨损、裂纹及叶片断裂而导致风轮气动不平衡故障。
[0005]为了实现上述的技术特征，本实用新型采用的技术方案是:一种风电叶片故障模拟试验台，其特征在于:它包括动力系统、传动系统、风轮、测速系统、质量不平衡故障模拟系统和风场模拟系统。
[0006]所述动力系统包括变频器和变频电机，所述变频器能够使风轮在任意给定的速度下转动，同时变频器通过控制鼓风机组成的风场模拟系统可以模拟实际风场，使得试验符合实际条件。
[0007]所述传动系统包括轴承座、联轴器、减速器和主轴，主轴前端通过其上的三根定位柱与轮毂上的三个定位卡槽相连，再利用螺母形成固定连接，主轴后端通过联轴器与减速器输出轴连接，减速器输入轴通过联轴器与变频电机连接，轴承座和减速器均固定在底座上。
[0008]所述风轮包括叶片、紧固轴套和轮毂，紧固轴套与轮毂之间采用螺纹连接将三根叶片互成120°安装角，固定安装在轮毂上。
[0009]所述测速系统包括支架、磁电式速度传感器和铁片，为了消除铁片对风轮造成的质量不平衡，在轮毂上安装两个成中心对称的铁片，磁电式速度传感器正对着轮毂转动时铁片轨迹，磁电式速度传感器通过螺纹固定安装在支架上，支架固定安装在底座上。
[0010]所述质量不平衡故障模拟系统包括磁铁、螺钉和铁底片，铁底片用螺钉固定安装在轮毂上成120°角的与叶片相对应的三个凹槽中，将磁铁吸附在铁底片上从而模拟对应的叶片由于冰雪覆盖及内部材料脱落而导致风轮质量不平衡故障。
[0011]所述叶片的型号有多种，叶片的攻角能够调整，紧固轴套具有一定的梯度，轮毂安装叶片的圆柱上有4个开口。
[0012]所述主轴轴承采用球面圆锥滚子调心轴承。
[0013]本实用新型有如下有益效果:
[0014]风电叶片故障模拟试验台主要由动力系统、传动系统、风轮、测速系统、质量不平衡模拟系统和风场模拟系统组成。鼓风机接通电源后，通过变频器调节其转速直到风力满足试验要求为止；变频电机的输出轴通过联轴器与减速器的输入轴相连，用联轴器将减速器的输出轴与主轴相连，轴承及减速器作为主轴支撑，风轮轮毂通过螺栓及卡槽与主轴相连。因此，当变频电机启动后，风轮也会转动，而鼓风机中吹出的风将作用在风轮的叶片上，从而产生气动力。该试验台能够模拟风电叶片裂纹、表面磨损、表面结冰等故障。
[0015]风轮转动过程中，风电叶片故障会引起风轮质量不平衡和气动不平衡，导致主轴轴承产生摩擦、碰撞、冲击等现象。因此，通过安装在主轴承座上的压电式加速度传感器和声发射传感器来监测主轴轴承的振动和声发射现象，再对振动信号和声发射信号进行处理就可以实现风电叶片的状态监测及故障诊断。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]图1是风电叶片故障模拟试验台的示意图。
[0018]图2是风电叶片的安装示意图。
[0019]图3是风力发电机组风轮质量不平衡故障模拟示意图。
[0020]图4是主轴轴承结构示意图。
[0021]图中:鼓风机1、螺母2、叶片3、紧固轴套4、轮毂5、轴承座6、变频器7、底座8、变频电机9、联轴器10、减速器11、主轴12、支架13、磁电式速度传感器14、铁片15、磁铁16、螺钉17、铁底片18。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0023]如图1-4所示，风电叶片故障模拟试验台主要由鼓风机1、螺母2、叶片3、紧固轴套4、轮毂5、轴承座6、变频器7、底座8、变频电机9、联轴器10、减速器11、主轴12、支架13、磁电式速度传感器14、铁片15、磁铁16、螺钉17、铁底片18组成。紧固轴套4与轮毂5之间采用螺纹连接将三根叶片3成安装角固定安装在轮毂5上构成风轮，主轴结构示意图如图4所示，主轴12前端通过其上的三根定位柱与轮毂5上的三个定位卡槽相连，再利用螺母2形成固定连接，主轴12后端通过联轴器10与减速器11输出轴连接，减速器11输入轴通过联轴器10与变频电机9连接，变频器7控制变频电机9和鼓风机I的转速，轴承座6、减速器11、变频电机9和支架13固定在底座8上，固定在轮毂5上的两个铁片15与支架13及固定在支架13上的磁电式速度传感器14构成风轮转速测量系统，