风力机塔架动力学响应测试装置的制作方法

本申请涉及风力机塔架，尤其涉及一种风力机塔架动力学响应测试装置。

背景技术：

1、风能是一种具有广阔前景的可再生能源。为了降低电力生产成本，目前风力机正朝着大型化发展，风电场中兆瓦级风力机直径超过100米，各部件结构尺寸及其所受重力载荷同时也急剧增加。这导致风力机塔架这种顶部大质量的细长柔性结构对风荷载变化更加敏感。

2、大型风力机塔架一般采用圆锥筒形薄壁结构，主要受风轮产生的气动载荷影响，塔架的变形和振动将直接影响风力机结构动力学特性。目前风力机塔架动力学特性研究主要通过仿真模拟的方法进行，但难以完全保证模拟的准确性。

3、目前关于塔架动力学响应测试装置多数仅采用负重方式模拟风载荷的影响，简略结构如图1所示。此类装置虽然简化了风载荷对塔架的作用，但只能考虑风力机塔架单一自由度方向的影响，没有考虑到风载荷的时变性。此外，这类装置多用于测试风载荷下叶片、螺栓等结构的力学响应，未考虑风载荷对风力机塔架的动力学响应影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中的至少一个问题，本申请提出了一种风力机塔架动力学响应测试装置，所述风力机塔架动力学响应测试装置的结构简单且可靠，能够提高风力机塔架的动力学响应测试的准确性。

2、为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

3、本申请提供一种风力机塔架动力学响应测试装置，包括：风力机塔架、风力机机舱、长方体框架、第一线缆、第二线缆、第一风载荷产生设备、第二风载荷产生设备以及设置在所述风力机塔架侧壁上的动力学响应数据采集设备；

4、所述风力机塔架设置在所述长方体框架内的竖直方向上，所述风力机机舱与所述风力机塔架的顶部连接；

5、所述长方体框架包括：多个垂直于水平面的立杆和平行于水平面的连接杆，所述连接杆设置在立杆顶部并且固定安装在相邻立杆之间，靠近所述风力机机舱一侧的连接杆套设有第一定滑轮，靠近所述风力机机舱另一侧的连接杆套设有第二定滑轮，所述第一风载荷产生设备和第二风载荷产生设备相对设置在所述长方体框架底部；

6、所述第一线缆和所述第二线缆的一端均与所述风力机机舱连接，所述第一线缆的另一端经由所述第一定滑轮与所述第一风载荷产生设备连接，所述第二线缆的另一端经由所述第二定滑轮与所述第二风载荷产生设备连接。

7、在一个实施例中，所述的风力机塔架动力学响应测试装置，还包括：第三线缆和第三风载荷产生设备；

8、靠近所述风力机机舱尾部的连接杆套设有第三定滑轮；

9、所述第三线缆的一端与所述风力机机舱尾部连接，另一端经由所述第三定滑轮与所述第三风载荷产生设备连接。

10、在一个实施例中，所述的风力机塔架动力学响应测试装置，还包括：第四线缆、第五线缆、第四风载荷产生设备和第五风载荷产生设备；

11、靠近所述风力机机舱头部的连接杆套设有第四定滑轮，靠近所述风力机机舱尾部的连接杆套设有第五定滑轮，所述第四风载荷产生设备和第五风载荷产生设备设置在所述长方体框架底部；

12、所述第四线缆的一端与所述风力机机舱的第一操作杆连接，另一端经由所述第四定滑轮与所述第四风载荷产生设备连接；

13、所述第五线缆的一端与所述风力机机舱的第二操作杆连接，另一端经由所述第五定滑轮与所述第五风载荷产生设备连接。

14、在一个实施例中，所述的风力机塔架动力学响应测试装置，还包括：第六线缆、第七线缆、第六风载荷产生设备和第七风载荷产生设备；

15、靠近所述风力机机舱尾部的连接杆套设有第六定滑轮，靠近所述风力机机舱头部的连接杆套设有第七定滑轮，所述第四风载荷产生设备和第五风载荷产生设备设置在所述长方体框架底部；

16、所述第六线缆的一端与所述风力机机舱的第一操作杆连接，另一端经由所述第六定滑轮与所述第六风载荷产生设备连接；

17、所述第七线缆的一端与所述风力机机舱的第二操作杆连接，另一端经由所述第七定滑轮与所述第七风载荷产生设备连接。

18、在一个实施例中，所述风载荷产生设备包括：激振器以及设置在该激振器上的配重块。

19、在一个实施例中，所述动力学响应数据采集设备包括：设置在所述风力机塔架背风侧的加速度计以及设置在所述风力机塔架迎风侧的应变片。

20、在一个实施例中，所述的风力机塔架动力学响应测试装置，还包括：

21、设置在所述风力机机舱顶部以及所述风力机塔架与风力机机舱连接处的位移计。

22、在一个实施例中，所述的风力机塔架动力学响应测试装置，还包括：底部平板以及设置在所述底部平板下端的地锚器；

23、所述风力机塔架、长方体框架、第一风载荷产生设备和第二风载荷产生设备均设置在所述底部平板上；

24、所述地锚器用于与地基连接。

25、在一个实施例中，所述风力机机舱内设有集中质量块。

26、在一个实施例中，所述立杆为可伸缩支撑杆。

27、由上述技术方案可知，本申请提供一种风力机塔架动力学响应测试装置。其中，该装置包括：风力机塔架、风力机机舱、长方体框架、第一线缆、第二线缆、第一风载荷产生设备、第二风载荷产生设备以及设置在所述风力机塔架侧壁上的动力学响应数据采集设备；所述风力机塔架设置在所述长方体框架内的竖直方向上，所述风力机机舱与所述风力机塔架的顶部连接；所述长方体框架包括：多个垂直于水平面的立杆和平行于水平面的连接杆，所述连接杆设置在立杆顶部并且固定安装在相邻立杆之间，靠近所述风力机机舱一侧的连接杆套设有第一定滑轮，靠近所述风力机机舱另一侧的连接杆套设有第二定滑轮，所述第一风载荷产生设备和第二风载荷产生设备相对设置在所述长方体框架底部；所述第一线缆和所述第二线缆的一端均与所述风力机机舱连接，所述第一线缆的另一端经由所述第一定滑轮与所述第一风载荷产生设备连接，所述第二线缆的另一端经由所述第二定滑轮与所述第二风载荷产生设备连接，结构简单且可靠，能够提高风力机塔架的动力学响应测试的准确性；具体地，能够实现不同方向风载荷条件下风力机塔架的动力学响应测试；可以通过不同方向布置的定滑轮，与可伸缩圆管立柱，操纵杆，配重块和激振器联合作用，实现模拟多自由度下的湍流风载荷，并且可以实时操控风载荷大小。之后通过塔架及机舱上的加速度计，位移计及应变片实时监测塔顶位移，等效应力，塔底加速度等塔架动力学响应数据。具有伸缩功能的立杆，用于调节不同高度，从而适应不同型号风力机塔架的测试；可以为风力机塔架提供接近真实风况下的多自由度载荷特征，有利于更准确地描述风力机塔架的结构响应，减少传统单方向加载方式带来的误差，提高塔架设计精度，降低传统设计中因过分保守的方案导致塔架成本增加。

技术特征：

1.一种风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，包括：风力机塔架、风力机机舱、长方体框架、第一线缆、第二线缆、第一风载荷产生设备、第二风载荷产生设备以及设置在所述风力机塔架侧壁上的动力学响应数据采集设备；

2.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，还包括：第三线缆和第三风载荷产生设备；

3.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，还包括：第四线缆、第五线缆、第四风载荷产生设备和第五风载荷产生设备；

4.根据权利要求3所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，还包括：第六线缆、第七线缆、第六风载荷产生设备和第七风载荷产生设备；

5.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，所述风载荷产生设备包括：激振器以及设置在该激振器上的配重块。

6.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，所述动力学响应数据采集设备包括：设置在所述风力机塔架背风侧的加速度计以及设置在所述风力机塔架迎风侧的应变片。

7.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，还包括：底部平板以及设置在所述底部平板下端的地锚器；

9.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，所述风力机机舱内设有集中质量块。

10.根据权利要求1所述的风力机塔架动力学响应测试装置，其特征在于，所述立杆为可伸缩支撑杆。

技术总结
本申请提供了一种风力机塔架动力学响应测试装置，该装置包括：风力机塔架、风力机机舱、长方体框架、第一线缆、第二线缆、第一风载荷产生设备、第二风载荷产生设备和动力学响应数据采集设备；长方体框架包括：多个立杆和连接杆，连接杆设在立杆顶部且安装在相邻立杆间，靠近风力机机舱一侧的连接杆套设有第一定滑轮，靠近风力机机舱另一侧的连接杆套设有第二定滑轮；第一线缆和第二线缆的一端均与风力机机舱连接，第一线缆的另一端经由第一定滑轮与第一风载荷产生设备连接，第二线缆的另一端经由第二定滑轮与第二风载荷产生设备连接。本申请提供的风力机塔架动力学响应测试装置的结构简单且可靠，能够提高风力机塔架动力学响应测试的准确性。

技术研发人员：张晓斌,司派友,刘双白,郝向中,宋亚军,宋铜铜,张泽
受保护的技术使用者：华北电力科学研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15