专利名称：大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置。
背景技术：
随着风电技术的不断发展，风电机组主流机型的功率越来越大，特别是近海风能 资源的开发在很大程度上加快了大功率机组的研发及装机进度。目前世界上各大主流风电 企业为竞争未来的海上风电市场，纷纷推出特大型风电机组，预计到2020年，单机容量将 达到15丽。但由于研发及装配阶段的试验条件限制，大型风机的可靠性难以保证。为提高风电机组安装后的运行可靠性、降低故障率，进行设备开发及出厂前的性 能试验显得尤为重要，通过有效的试验测试可以在风机投入市场之前发现设计、生产、装配 中的不足，将风险降到最低。目前，国内风机测试试验台由于技术上的局限性，多为3. (MW及以下机组出厂测 试用试验台，只是一个简单的性能测试，特别是测试中风机所受载荷与风机实际运行状况 差别较大，并不能反映出风机实际运行性能。具体来讲，现有风力发电机组整机测试试验台 的形式为用风电机组上的发电机和齿轮箱作为试验台的驱动端，驱动端通过万向联轴器 联接待测机组的输入端。测试时，驱动端发电机做电动机使用，但测试只能模拟来自驱动端 的扭矩载荷，与风机实际所受载荷有较大偏差。所以试验测试效果与实际相比有较大差距， 不能反映测试机组的实际运行状况。由于国内外尚无用于大功率机组的载荷加载整机试验台，在很大程度上成为大功 率机组研发进度的瓶颈。为此，本实用新型的设计人特设计出一种用于大功率风力发电机 组整机试验台的载荷加载装置可以有效的解决风电机组的试验测试能力，以加快大功率风 电机组的研发及安装进度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装 置，以克服目前风电机组出厂试验与实际风机运行状况的差别，特别是在机组所受载荷的 模拟方面更加准确，真实的反映机组的运行状况，以期在风机装机前得到机组运行的真实 性能参数。在风电机组设计、装配等阶段对产品质量进行严格的试验，优化产品性能、降低 产品出厂后的运行风险。在实验时通过载荷加载，模拟风电机组输入轴所受实际风载荷状 况，并可实现不同功率机组载荷试验的通用性。为达上述目的，本实用新型一种大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装 置，其包括加载轴，其预设位置上间隔设有两组轴承和分别与每组轴承相配合的轴承座，所 述加载轴的一端与所述驱动端的万向联轴器通过过渡法兰联接，所述加载轴的另一端与测 试端的测试机组输入轴通过过渡法兰相连接；十二个液压缸，分别沿x、y和ζ方向设在所述两个轴承座上，每个液压缸的一端通过关节轴承联接到轴承座上，另一端通过关节轴承联接到液压缸支座上，而液压缸支座联 接到试验台底座上；其中，χ方向、y方向和ζ方向两两垂直。所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其中，所述的一个轴承 座上沿χ方向设有两个液压缸，沿y方向设有两个液压缸，沿Z方向设有两个液压缸 ’另一 个轴承座上沿χ方向设有两个液压缸，沿y方向设有两个液压缸，沿ζ方向设有两个液压 缸。所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其中，所述加载轴采用 光轴结构。所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其中，所述加载轴与安 装在加载轴上的轴承之间安装有紧定套。所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其中，所述加载轴的一 端与所述驱动端的万向联轴器通过过渡法兰采用牙嵌式联接。所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其中，每个液压缸上安 装有压力传感器并通过一套液压控制系统控制各液压缸。本实用新型的优势在于1)加载轴采用光轴结构，在同等载荷情况下减小轴径，增大轴的安全系数；2)在模拟轴向力时，四个液压缸分为两组作用在两个轴承座上，以减小每个轴承 的轴向承载力；3)加载轴与测试机组通过过渡法兰联接，以满足测试不同机组的通用性要求；4)加载轴与驱动侧万向联轴器过渡法兰采用牙嵌式联接，从而满足实验中能够传 递较大扭矩的要求。
图1为风力发电机组实际所受载荷示意图；图2为本实用新型载荷加载装置的加载端联接示意图；图3为本实用新型的载荷加载装置的俯视图。附图标记说明1、2、3、4、5、5’、6、6’、7、8、9、10_液压缸；11-万向联轴器；12-过
渡法兰；13-加载轴；14-过渡法兰；15-测试机组输入轴；16-液压缸支座；17-轴承座； 100-载荷加载装置；200-驱动端；300-测试端；Fx-轴向力；Fy,Fz-径向力；Mx-扭矩；My、 Mz-弯矩。
具体实施方式
有关本实用新型为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳 可行的实施例，并配合图式所示，详述如下本实用新型一种大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其能够模拟测 试机组除了扭矩Mx之外的5个风载荷，即χ方向的轴向力Fx、y方向的径向力Fy、ζ方向的 径向力Fz、弯矩My、弯矩Mz，其中χ方向、y方向和ζ方向两两垂直，如图1所示。如图2所示，本实用新型的载荷加载装置100，所述载荷加载装置100的一端联接驱动端200，另一端联接测试端300。再如图3所示，其为本实用新型载荷加载装置的俯视图，所述载荷加载装置100主 要包括十二个液压缸(1、2、3、4、5、5，、6、6，、7、8、9、10)、加载轴13、过渡法兰14、轴承和轴 承座17等。其中加载轴13的预设位置上间隔设有两组轴承(图中未示)和分别与每组轴 承相配合的轴承座17，每组轴承座17分别在χ、y、ζ方向上联接有六个液压缸。以图3中 左侧的轴承和轴承座17为例，轴承座17沿χ方向设有液压缸(5、6)，沿y方向上设有液压 缸(9、10)，沿ζ方向上设有液压缸(1、2)；与之相对应的，图3中右侧的轴承座17沿χ方向 设有液压缸(5’、6’)，沿y方向上设有液压缸(7、8)，沿ζ方向上设有液压缸(3、4)。其中 每个液压缸的一端通过关节轴承联接到轴承座17上，另一端通过关节轴承联接到液压缸 支座16上，而液压缸支座16联接到试验台底座上(图中未示)。此外，每个液压缸上安装 有压力传感器并通过一套液压控制系统根据所测试风载荷的情况控制各液压缸的驱动力 大小及方向。所述加载轴13采用光轴结构，在所述加载轴13与安装在加载轴13上的轴承之间 还可安装紧定套(图中未示)，以便于将所述轴承安装在加载轴13上的任意位置。所述加载轴13的一端与驱动端200的万向联轴器11通过过渡法兰12采用牙嵌 式联接，采用牙嵌式联接以满足实验中能够传递较大转矩的要求；加载轴13的另一端与测 试端300的测试机组输入轴15通过过渡法兰14相连接，以此能够测试具有不同轴径的不 同机组，满足通用性要求。通过液压缸加载到两个轴承座17上的载荷传递到加载轴13，加 载轴13将载荷传递到测试机组输入轴15，以模拟风轮载荷。再回到图1，其中十二个液压缸可模拟风电机组除扭矩Mx以外的载荷，其中(1)液压缸(1、2、3、4)模拟图1中所示径向力Fz和弯矩My。(2)液压缸(5、5，、6、6，)模拟图1中所示轴向力Fx0(3)液压缸(7、8、9、10)模拟图1中所示径向力Fy和弯矩Mz。上述液压缸分配方案在实现模拟5个载荷的同时，还要确保试验方案载荷表中三 个轴/径向力Fx、Fy、Fz与两个弯矩My、Mz的匹配。扭矩Mx的模拟可通过驱动端200来 实现。本实用新型的优势在于1)加载轴采用光轴结构，在同等载荷情况下可减小轴径，同时增大轴的安全系 数；2)在模拟轴向力时，四个液压缸(5、5’、6、6’ )分为两组作用在两个轴承座上，以 减小每个轴承的轴向承载力；3)加载轴与测试机组通过过渡法兰联接，以满足测试不同机组的通用性要求；4)加载轴与驱动侧万向联轴器过渡法兰采用牙嵌式联接，从而满足实验中能够传 递较大扭矩的要求。唯上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施 的范围，故举凡数值的变更或等效组件的置换，或依本实用新型申请专利范围所作的均等 变化与修饰，都应仍属本实用新型专利涵盖的范畴。
权利要求一种大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在于，包括加载轴，其预设位置上间隔设有两组轴承和分别与每组轴承相配合的轴承座，所述加载轴的一端与所述驱动端的万向联轴器通过过渡法兰联接，所述加载轴的另一端与测试端的测试机组输入轴通过过渡法兰相连接；十二个液压缸，分别沿x、y和z方向设在所述两个轴承座上，每个液压缸的一端通过关节轴承联接到轴承座上，另一端通过关节轴承联接到液压缸支座上，而液压缸支座联接到试验台底座上；其中，x方向、y方向和z方向两两垂直。
2.根据权利要求1所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在 于，所述的一个轴承座上沿χ方向设有两个液压缸，沿y方向设有两个液压缸，沿ζ方向设 有两个液压缸；另一个轴承座上沿χ方向设有两个液压缸，沿y方向设有两个液压缸，沿ζ 方向设有两个液压缸。
3.根据权利要求1所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在 于，所述加载轴采用光轴结构。
4.根据权利要求3所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在 于，所述加载轴与安装在加载轴上的轴承之间安装有紧定套。
5.根据权利要求1所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在 于，所述加载轴的一端与所述驱动端的万向联轴器通过过渡法兰采用牙嵌式联接。
6.根据权利要求1所述的大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置，其特征在 于，每个液压缸上安装有压力传感器并通过一套液压控制系统控制各液压缸。
专利摘要一种大功率风力发电机组整机试验台的载荷加载装置包括加载轴，其预设位置上间隔设有两组轴承和分别与每组轴承相配合的轴承座，所述加载轴的一端与所述驱动端的万向联轴器通过过渡法兰联接，所述加载轴的另一端与测试端的测试机组输入轴通过过渡法兰相连接；十二个液压缸，分别沿x、y和z方向设在所述两个轴承座上，每个液压缸的一端通过关节轴承联接到轴承座上，另一端通过关节轴承联接到液压缸支座上，而液压缸支座联接到试验台底座上；其中，x方向、y方向和z方向两两垂直；其在风电机组设计、装配等阶段对产品质量进行严格的试验，降低产品出厂后的运行风险，并可实现不同功率机组载荷试验的通用性。
文档编号G01M15/02GK201680969SQ20102019574
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者于晨光, 朱兵, 马文勇 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司