弯矩传感器标定装置的制造方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2012年11月28日，申请号为201210494823.5,发明名称为"弯矩 传感器标定装置及标定方法"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种弯矩传感器标定装置。
【背景技术】
[0003] 风力发电机组（以下简称:风机)的叶片根部截面和塔架各法兰截面的载荷是其设 计和认证的重要依据，用于评估风机长期服役安全、故障预测与诊断。由于风机系统的复杂 性、外部环境不可预测性以及仿真分析模型可能存在缺陷等不确定因素，因此需要通过实 际测试来验证叶根和塔架的载荷。
[0004]为准确测量风机的叶根、塔架等测量部位的弯矩载荷，需要对测量该位置的弯矩 传感器(或称被标定测力传感器)进行计量标定和检定。图1为目前所采用的弯矩传感器标 定装置的结构示意图。如图1所示，弯矩传感器标定装置包括基础1和力加载系统，力加载系 统包括两套力传递单元、加载框25、传感器转接环6、加载过渡环4、测力环5、液压作动器23 以及控制单元（图中未示出）。每套力传递单元包括力固定环21、第一弯矩消扰机构22a、液 压作动器23、第二弯矩消扰机构22b以及力传感器24,其中，力固定环21、第一弯矩消扰机构 22a、液压作动器23、第二弯矩消扰机构22b、力传感器24按顺序依次连接。力传递单元一端 通过螺栓固定于基础1，另一端与加载框25连接，即力固定环21与基础1固定连接，力传感器 24与加载框25固定连接。而且，两套力传递单元分置于加载框25相对的两端。用于固定弯矩 传感器的测力环5设置于加载框25的对称轴上，而且，测力环5的两端通过加载过渡环4和弯 矩传感器转接环6分别与加载框25和基础1固定连接。弯矩传感器8设置在测力环5的内侧。
[0005] 利用上述弯矩传感器标定装置对弯矩传感器8进行标定时，控制单元用于控制液 压作动器23,如控制液压作动器23的加载力的速度等。液压作动器23将加载力直接作用于 加载框25,然后通过加载过渡环4传递至测力环5。由于力传递单元以及弯矩传感器转接环6 均是通过螺栓与基础1连接，作用在力固定环21和弯矩传感器转接环6上的载荷通过各自的 螺栓直接传递至基础1，导致基础1承受的局部抗拉载荷很大，而且，螺栓还承受较大的水平 剪切力载荷，增加了螺栓与基础1连接的困难，而且增大了基础1的制造费用。
[0006] 通过理论计算，2.5MW风机的叶根和塔架基础法兰在极限载荷工况时，弯矩载荷分 别为12MNm(兆牛）、180MNm，等效疲劳载荷分别为4MNm、29MNm。考虑到标定装置的基础建设 和标定精确度，作用在基础上的单点力载荷能够达到几兆牛到20兆牛。然而，目前单向拉压 力弯矩传感器的最大标定装置仅能达到5MN，弯矩传感器的标定装置还没有MNm量级的。
[0007] 另外，弯矩传感器标定装置为精密设备，使用时要求弯矩传感器标定装置的水平 度和垂直度达到一定的精度。然而，上述弯矩传感器标定装置中力传递单元和弯矩传感器 转接环6分别与基础1连接，在施工时需要对两个力传递单元以及弯矩传感器转接环6的水 平度和垂直度分别进行调整，这增加了弯矩传感器标定装置的设计、施工难度和制造费用。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种弯矩传感器标定装置，其可以降低基础的载荷力，以及降低施工 难度和制造费用。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种弯矩传感器标定装置，包括基础和力加载系统， 所述力加载系统用于对所述弯矩传感器进行标定，还包括自平衡力墙，所述力加载系统通 过所述自平衡力墙与所述基础固定连接；
[00?0]所述力加载系统包括传感器固定单元、加载框和至少两套力传递单元，所述传感 器固定单元的一端与所述加载框连接，所述传感器固定单元的另一端与所述自平衡力墙连 接，所述力传递单元的一端与所述加载框连接，所述力传递单元的另一端与所述自平衡力 墙连接，而且，所述力传递单元以所述传感器固定单元为对称轴对称设置；
[0011] 所述传感器固定单元包括传感器转接环、测力环和加载过渡环，所述传感器转接 环、测力环和加载过渡环依次首尾连接，而且，所述传感器转接环与所述自平衡力墙连接， 所述加载过渡环与所述加载框连接。
[0012] 其中，所述力传递单元包括力固定环、第一弯矩消扰机构、液压作动器、第二弯矩 消扰机构以及力传感器，所述力固定环、第一弯矩消扰机构、液压作动器、第二弯矩消扰机 构以及力传感器依次首尾连接，而且，所述力固定环与所述自平衡力墙连接，所述力传感器 与所述加载框连接。
[0013] 其中，被标定的弯矩传感器设置在所述测力环的内侧。
[0014] 其中，所述传感器固定单元还包括传感器连接定位组件，所述被标定的弯矩传感 器通过所述传感器连接定位组件固定在所述测力环的内侧。
[0015] 其中，在所述测力环的内侧的不同位置处设置有多个所述传感器连接定位组件， 以通过将每个所述被标定的弯矩传感器分别固定在不同位置的所述传感器连接定位组件 上来进行不同加载方向上的标定。
[0016] 其中，所述液压作动器用于向所述加载框施加载荷力；所述力加载系统还包括测 控单元，所述测控单元用于控制所述液压作动器的载荷力。
[0017] 其中，所述自平衡力墙包括主体框架，所述主体框架通过法兰螺栓与所述基础连 接;在所述主体框架上设有固定部，而且所述固定部的轴线与所述基础平行，所述力加载系 统通过法兰螺栓固定在所述主体框架的固定部。
[0018] 本发明具有以下有益效果：
[0019] 本发明提供的弯矩传感器标定装置，其包括基础、力加载系统和自平衡力墙，而且 力加载系统通过自平衡力墙与基础固定连接，力加载系统提供的载荷全部同时直接作用在 自平衡力墙，通过自平衡力墙相互抵消，即自平衡力墙和力加载系统成为一体结构，从而使 作用在基础上的载荷仅为弯矩传感器标定装置的自重及其偏心弯矩，大大降低了基础的承 载力，进而降低了基础的施工难度，降低弯矩传感器标定装置的建设费用。
[0020] 作为本发明的一个优选实施例，自平衡力墙包括主体框架，在主体框架上设有固 定部，而且固定部的轴线与基础平行，力加载系统通过法兰螺栓固定在主体框架的固定部， 这样弯矩传感器标定装置仅通过自平衡力墙与基础连接，从而有利于弯矩传感器标定装置 的水平和垂直定位，从而可以提高弯矩传感器标定装置的精度，降低弯矩传感器标定装置 的高度，进而降低安装和调试的难度和周期以及建设成本。
【附图说明】
[0021] 图1为目前所采用的弯矩传感器标定装置的结构示意图；
[0022] 图2为本发明实施例弯矩传感器标定装置的结构图；
[0023] 图3为图2所述弯矩传感器标定装置的侧视图；
[0024] 图4为本发明实施例中传感器连接定位组件的设置方式；以及
[0025] 图5为本发明实施例弯矩传感器标定方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提 供的弯矩传感器标定装置及标定方法进行详细描述。
[0027] 本实施例提供一种弯矩传感器标定装置，图2为本发明实施例弯矩传感器标定装 置的结构图，图3为图2所述弯矩传感器标定装置的侧视图。如图2、图3所示，弯矩传感器标 定装置包括基础1、力加载系统和自平衡力墙9，力加载系统通过自平衡力墙9与基础1固定 连接，即自平衡力墙9和力加载系统为一体结构，力加载系统施加的载荷首先作用在自平衡 力墙9,然后由自平衡力墙9将载荷传递到基础1，从而使作用在基础1上的载荷仅为弯矩传 感器标定装置的自重及其偏心弯矩，这样大大降低了基础1的承载力，从而降低了基础1的 施工难度，进而降低弯矩传感器标定装置的建设费用。
[0028]如图2所示，力加载系统包括传感器固定单元、加载框25以及两套力传递单元，传 感器固定单元的一端与加载框25连接，传感器固定单元的另一端与自平衡力墙9连接，力传 递单元的一端与加载框25连接，力传递单元的另一端与自平衡力墙9连接，而且，两套力传 递单元以传感器固定单元为对称轴对称设置。
[0029]力传递单元包括力固定环21、第一弯矩消扰机构22a、液压作动器23、第二弯矩消 扰机构22b以及力传感器24,力固定环21、第一弯矩消扰机构22a、液压作动器23、第二弯矩 消扰机构22b以及力传感器24依次首尾连接，并通过止口定位，而且，力固定环21与自平衡 力墙9连接，力传感器24与加载框25连接。其中，液压作动器23用于向加载框25施加载荷力； 第一弯矩消扰机构22a和第二弯矩消扰机构22b用于避免力传递单元在传递载荷的过程中 出现的弯矩力影响弯矩传感器标定装置的标定精度。力传感器24用于测量液压作动器23施 加的载荷力。
[0030] 传感器固定单元包括传感器转接环6、测力环5和加载过渡环4，传感器转接环6、测 力环5和加载过渡环4依次首尾连接，而且，传感器转接环6与自平衡力墙9连接，加载过渡环 4与加载框25连接。被标定的弯矩传感器8设置在测力环5的内侧。当液压作动器23向加载框 25加载载荷时，作用在加载框25上的载荷通过加载过渡环4传递至测力环5,将引起测力环5 变形，被标定的弯矩传感器8可以监测到测力环5的变形，并根据测力环5的变形获得测试弯 矩。
[0031] 在本实施例中，传感器固定单元还包括传感器连接定位组件（图中未示出），被标 定的弯矩传感器8通过传感器连接定位组件固定在测力环5的内侧。
[0032] 在测力环5的内侧的不同位置处设置有多个传感器连接定位组件，以通过将每个 被标定的弯矩传感器分别固定在不同位置的传