CN207456506U - 柔性塔筒的性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种柔性塔筒的性能测试设备，包括：柔性塔筒；传感器，设置在柔性塔筒上，用于测量应变值和模态性能参数；激振器，设置在柔性塔筒上，用于激振柔性塔筒使其与激振器产生共振，产生应变值；控制装置，与激振器和传感器通信连接，用于控制激振器振动以及采集传感器的数据。本实用新型可以有效真实的测试出柔性塔筒的力学性能指标和运行的安全性、可靠性。

Description

柔性塔筒的性能测试设备

技术领域

本实用新型涉及风力发电机设备领域，特别涉及一种柔性塔筒的性能测试设备。

背景技术

随着风电技术的不断发展，更大的叶轮直径和更高的塔筒已成为风电发展的主要趋势，兆瓦级风力发电机组的塔筒高度一般都在几十米以上，甚至超过一百多米，随着高度的上升，塔筒的制造成本也随之大幅增加。现有的大部分塔筒的重量超过百吨(约占风电机组总重的一半)，成本约占风电机组总成本15％～20％。所以现有很多整机厂开始研究使用制造成本低、轻量化的塔筒，即柔性塔，并能保证与机组不会产生共振。该成果能大大降低塔筒成本，具有良好的经济效益。随着技术的发展，柔性塔筒肯定会渐渐的取代现有的刚性塔筒。可是由于风电机组的零部件几乎全部安装在塔架上，在风力发电机组中主要起支撑作用，塔架一旦发生倾倒垮塌，往往造成整个风电机组的毁灭性损失。所以说，针对于塔筒的安全性能的全面测试是非常有必要的。现有的测试流程是对塔筒进行焊缝无损探伤和平面度检查，喷砂，喷漆处理后，完成内件安装和成品检验后，运输至安装现场。很显然，处于对整个20年的周期内塔筒的安全运行的考虑，这些测试数据肯定是不够的。要想确保柔性塔筒在20年的运行周期内安全可靠，就必须有更进一步的模态和疲劳测试。如何有效真实的实现柔性塔筒的性能测试是确保柔性塔筒的质量和安全运行的一项关键技术。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法有效的实现针对于柔性塔筒的性能测试，让测试环境可以真实体现塔筒的实际运行现状的缺陷，提供一种柔性塔筒的性能测试设备。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种柔性塔筒的性能测试设备，其包括有：柔性塔筒；传感器，所述传感器设置在所述柔性塔筒上，用于测量所述应变值并测量所述柔性塔筒的模态性能参数；激振器，所述激振器设置在所述柔性塔筒上，用于激振所述柔性塔筒使所述柔性塔筒与所述激振器产生共振，并产生应变值；控制装置，所述控制装置分别与所述传感器和所述激振器通信连接，用于控制所述激振器振动以及采集所述传感器的数据。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述激振器包括框架、驱动装置和振动装置；所述框架固定在所述柔性塔筒上，所述驱动装置和所述振动装置设置在所述框架上，所述驱动装置驱动所述振动装置运动以产生激振力。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述驱动装置包括驱动电机、驱动气缸和直线滑轨；所述直线滑轨设置在所述框架上，所述振动装置与所述直线滑轨滑动连接；所述驱动气缸与所述振动装置连接，用于驱动所述振动装置沿所述直线滑轨滑动；所述驱动电机与所述驱动气缸连接，用于驱动所述驱动气缸。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述振动装置包括振动块连接板和多个振动块，所述振动块连接板与所述直线滑轨滑动连接，多个所述振动块安装在所述振动块连接板上。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述传感器包括应变片，所述应变片用于实时测量所述应变值。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述传感器包括速度传感器，所述速度传感器用于测量模态测试中所述柔性塔筒的模态性能参数。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述控制装置包括电气控制柜、电脑和信息采集仪，所述电脑分别与所述电气控制柜和所述信息采集仪通信连接，所述电气控制柜与所述柔性塔筒中的所述激振器电连接；所述电脑用于控制所述激振器和控制所述信息采集仪的测试数据采集，所述信息采集仪用于采集所述柔性塔筒振动时的实时数据。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述电气控制柜包括驱动器和运动控制卡，所述驱动器用于驱动所述激振器，所述运动控制卡用于控制所述激振器的运动轨迹。

较佳地，在本实用新型的柔性塔筒的性能测试设备中，所述柔性塔筒设置在一风力机基础平台上。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型提供的柔性塔筒的性能测试设备，可以有效真实的测试出柔性塔筒的力学性能指标和运行的安全性、可靠性。利用风场的条件，可以让塔筒在风场自然地被激励起来，让模态测试的测得的数据更加的方便、真实、可靠。更重要的是让柔性塔筒的疲劳测试可以真实体现柔性塔筒的实际运行的高温、低温、髙盐雾环境，使得柔性塔筒的疲劳测试更加规范以及真实有效。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的柔性塔筒的性能测试设备的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的柔性塔筒的性能测试设备中激振器的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的柔性塔筒的性能测试设备中控制装置的结构示意图。

附图标记：

1-柔性塔筒；

2-传感器；

3-激振器，31-框架，32-驱动装置，321-驱动电机，322-驱动气缸，323-直线滑轨，33-振动装置，331-振动块连接板，332-振动块；

4-控制装置，41-电气控制柜，42-电脑，43-信息采集仪。

5-风力机基础平台；

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种柔性塔筒的性能测试设备，其包括有：柔性塔筒1；传感器2，该传感器2设置在柔性塔筒1上，用于测量应变值并测试柔性塔筒1的模态性能参数，该模态性能参数例如是频率参数和阻尼参数；激振器3，该激振器3设置在柔性塔筒1上，用于激振柔性塔筒1使柔性塔筒1与激振器3产生共振，并产生应变值；控制装置4，该控制装置4分别与传感器2和激振器3通信连接，用于控制激振器3振动以及采集传感器2的数据。本实用新型的实施例的设备具有激振器3输出力没有附加扭转，大小和方向是可控的优点。并且利用风场的条件，可以让柔性塔筒1在风场自然地被激励起来，让模态测试的测得的数据更加的方便、真实、可靠。同时，还能够让柔性塔筒1的疲劳测试可以真实体现柔性塔筒1的实际运行的高温、低温、高盐雾环境，使得柔性塔筒1的疲劳测试更加规范以及真实有效。

如图2所示，作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，激振器3包括框架31、驱动装置32和振动装置33；框架31固定在柔性塔筒1上，驱动装置32和振动装置33设置在框架31上，驱动装置32驱动振动装置33运动以产生激振力。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，驱动装置32包括驱动电机321、驱动气缸322和直线滑轨323；直线滑轨323设置在框架31上，振动装置33与直线滑轨323滑动连接；驱动气缸322与振动装置33连接，用于驱动振动装置33沿直线滑轨323滑动，该驱动气缸322可以是一种电动缸；驱动电机321与驱动气缸322连接，用于驱动驱动气缸322。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，振动装置33包括振动块连接板331和多个振动块332，振动块连接板331与直线滑轨323滑动连接，多个振动块332安装在振动块连接板331上。通过本优选实施方案，能够增加激振器3的激振力。

通过上述优选实施方案，激振器3可以按照所测柔性塔筒1的固有频率和一定的行程与所测柔性塔筒1产生共振，使所测柔性塔筒1的各个截面位置达到实验要求的应变值。在激振器3中，驱动气缸322将驱动电机321的旋转运动转为直线运动；驱动电机321是整个装置的动力源，驱动气缸322的运动频率、行程都可以通过驱动电机321来改变；直线滑轨323用于运动的导向和辅助；振动块连接板331用于连接振动块332，增大激振力；框架31用于固定和连接激振器3的零部件，也是用于将激振器3焊接于柔性塔筒1上。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，传感器2包括应变片，应变片用于实时测量应变值。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，传感器2包括速度传感器，速度传感器用于测量模态测试中柔性塔筒1的模态性能参数。

如图3所示，作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，控制装置4包括电气控制柜41、电脑42和信息采集仪43，电脑42分别与电气控制柜41和信息采集仪43通信连接，电气控制柜41与柔性塔筒1中的激振器3电连接；电脑42用于控制激振器3和控制信息采集仪43的测试数据采集，信息采集仪43用于采集柔性塔筒1振动时的实时数据。通过本优选实施方案，信号采集仪可以分析和处理预先安装在柔性塔筒1上的应变片和速度传感器等传感器2采集到的信息，并与在模态测试和疲劳测试过程中采集到的实时数据一起进行分析，从而完成对柔性塔筒1的模态测试和疲劳测试。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，电气控制柜41包括驱动器和运动控制卡，驱动器用于驱动激振器3，运动控制卡用于控制激振器3的运动轨迹。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试设备中，柔性塔筒1设置在一风力机基础平台5上。通过本优选实施方案，测试柔性塔筒1所需要用到的设备和仪器可以方便快速的运输到风场，现场进行组装，做到真正的便携；主要零部件也都是标准件，测试期间维修和保养起来也是非常的方便；利用风场已经浇灌好的风力机的基础平台作为测试所用的试验台，然后将柔性塔筒1直立起来利用焊接或者螺栓连接的方法将柔性塔筒1连接固定在风力机的基础平台上，这样可以很好地减少测试的基础建设的成本。利用风场已有的吊车等设备就可以很好地解决所测柔性塔筒1的连接和固定问题。

结合图1至图3所示的设备，本实用新型还提供了一种柔性塔筒的性能测试方法，其包括有：将传感器2固定在柔性塔筒1上，传感器2用于测量应变值和柔性塔筒1的模态性能参数，该模态性能参数例如是频率参数和阻尼参数；将激振器3固定在柔性塔筒1上，并通过启动激振器3对柔性塔筒1进行激振，以进行疲劳测试；调试传感器2和连接在柔性塔筒上的信息采集仪43，以对柔性塔筒1进行模态测试；记录模态测试和疲劳测试的数据。本实用新型的实施例的柔性塔筒的性能测试方法，利用风场的条件，可以让柔性塔筒1在风场自然地被激励起来，让模态测试的测得的数据更加的方便、真实、可靠。并且本实施例的方法能够让柔性塔筒1的疲劳测试可以真实体现柔性塔筒1的实际运行的高温、低温、高盐雾环境，使得柔性塔筒1的疲劳测试更加规范以及真实有效。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试方法中，激振为多点激振。通过本优选实施方案，多点激振可以使对柔性塔筒1进行的激振比单点激振更加省力、更节能，应变分布更合理、均匀，并且可实现多个激振器3并联进行循环加载让设备运行更节能，安全可靠，极大地提高了测试范围。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试方法中，根据柔性塔筒1的高度的不同，选用不同数量、不同激振力的激振器3。通过本优选实施方案，使得本方法能够适应各种高度的柔性塔筒1的模态测试和疲劳测试的需要，可实现多个激振器3并联进行循环加载且设备可快捷的拆装，让设备使用更加的便捷，安全可靠，还能大大的提高该方法的测试范围。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试方法中，传感器2实时测量柔性塔筒1上与激振器3接触处的截面位置上的应变值，并实时测量柔性塔筒1的模态性能参数。通过本优选实施方案，可以在柔性塔筒1上预设几个规定的位置，使用传感器2对这些规定的位置上的截面位置上的应变值进行测量。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试方法中，对柔性塔筒1进行无损探伤检测。在本优选实施方案中，无论是对柔性塔筒1进行模态测试，还是对柔性塔筒1进行疲劳测试，在测试之前都要对柔性塔筒1进行无损探伤检测。

作为本实用新型的一个优选实施方案，在本实施例的柔性塔筒的性能测试方法中，在进行柔性塔筒1的性能测试之前，将柔性塔筒1、传感器2、激振器3和信息采集仪43运输到风场，将柔性塔筒1固定在风力机基础平台5上。通过本优选实施方案，无论是对柔性塔筒1进行模态测试，还是对柔性塔筒1进行疲劳测试，都能使本方法能够最大程度的利用风场的资源，以风力机基础作为测试平台，极大程度的降低实验成本，而且设备大部分采用标准件，可快捷的拆装和运输，做到设备的便携与方便的维修与保养。

本实用新型提供的柔性塔筒的性能测试设备，可以有效真实的测试出柔性塔筒1的力学性能指标和运行的安全性、可靠性。利用风场的条件，可以让塔筒在风场自然地被激励起来，让模态测试的测得的数据更加的方便、真实、可靠。更重要的是让柔性塔筒1的疲劳测试可以真实体现柔性塔筒1的实际运行的高温、低温、髙盐雾环境，使得柔性塔筒1的疲劳测试更加规范以及真实有效。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，其包括有：

柔性塔筒；

激振器，所述激振器设置在所述柔性塔筒上，用于激振所述柔性塔筒使所述柔性塔筒与所述激振器产生共振，并产生应变值；

传感器，所述传感器设置在所述柔性塔筒上，用于测量所述应变值并测量所述柔性塔筒的模态性能参数；

控制装置，所述控制装置分别与所述传感器和所述激振器通信连接，用于控制所述激振器振动以及采集所述传感器的数据。

2.如权利要求1所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述激振器包括框架、驱动装置和振动装置；

所述框架固定在所述柔性塔筒上，所述驱动装置和所述振动装置设置在所述框架上，所述驱动装置驱动所述振动装置运动以产生激振力。

3.如权利要求2所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机、驱动气缸和直线滑轨；

所述直线滑轨设置在所述框架上，所述振动装置与所述直线滑轨滑动连接；

所述驱动气缸与所述振动装置连接，用于驱动所述振动装置沿所述直线滑轨滑动；

所述驱动电机与所述驱动气缸连接，用于驱动所述驱动气缸。

4.如权利要求3所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述振动装置包括振动块连接板和多个振动块，所述振动块连接板与所述直线滑轨滑动连接，多个所述振动块安装在所述振动块连接板上。

5.如权利要求1所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述传感器包括应变片，所述应变片用于实时测量所述应变值。

6.如权利要求1所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述传感器包括速度传感器，所述速度传感器用于测量模态测试中所述柔性塔筒的模态性能参数。

7.如权利要求1所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述控制装置包括电气控制柜、电脑和信息采集仪，所述电脑分别与所述电气控制柜和所述信息采集仪通信连接，所述电气控制柜与所述柔性塔筒中的所述激振器电连接；

所述电脑用于控制所述激振器和控制所述信息采集仪的测试数据采集，所述信息采集仪用于采集所述柔性塔筒振动时的实时数据。

8.如权利要求7所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述电气控制柜包括驱动器和运动控制卡，所述驱动器用于驱动所述激振器，所述运动控制卡用于控制所述激振器的运动轨迹。

9.如权利要求1所述的柔性塔筒的性能测试设备，其特征在于，所述柔性塔筒设置在一风力机基础平台上。