[发明专利]用于测试风轮机设备的测试台及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试风轮机设备的测试台以及一种用于测试风轮 机设备的方法。

背景技术

现有技术中已知的风轮机包括渐缩的风轮机塔体和位于塔体顶部的风 轮机机舱。带有数个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接至机舱，如 图1所示，低速轴伸出机舱前部。

大型现代风轮机一直变得越来越大，并且风轮机的诸如齿轮箱、发电 机、制动系统等的不同部件也变得越来越大。进一步地，技术发展使得部 件以及部件之间的相互作用越来越分化和复杂。对于风轮机的效率和输出 来说，这当然是有利的，但是由于这些大型的风轮机是昂贵的、且故障成 本非常高，所以重要的是确保风轮机部件的寿命、耐用性、质量、功率等 被良好地记录。

进行记录的一种方法是在运转的风轮机上收集信息，以及然后以这些 数据的统计分析为基础执行维护程序、对部件的选择等等。但是这种方法 是相当低效的，原因在于：如果数据显示预期寿命为20年的部件仅仅持续 了7年的平均寿命，则在这7年中制造的类似风轮机将也包含这些有缺陷 的部件；而且在大多数情况下所述数据不能揭露部件是否因为低下的质量 而出现故障——如果其被错误地安装或使用或如果数个相互作用的因素导 致寿命缩短。

在欧洲专利申请第EP 1 564 405 A1号中公开了解决此问题的另一方 法。该申请公开了一种用于对主要是机舱的结构构件以及机舱部件执行疲 劳和载荷测试的测试台。但是测试机舱结构构件的强度的主要目的在于减 少材料的使用或者对这些结构构件的设计进行优化，由此降低构件的成本 和重量以及确保它们能够耐受在风轮机正常工作期间作用于其上的载荷。 这对于部件的选择、部件的相互作用以及可防止故障和降低部件成本的其 它方面将不会提供有用的信息。

因此，本发明的目的是提供一种用于测试风轮机设备的有利和有效的 技术。

特别地，本发明的目的是提供一种用于测试风轮机设备的技术，其提 供更为真实的载荷类型。

发明内容

本发明提供一种用于测试风轮机设备的测试台。所述测试台包括：一 个或多个载荷施加装置，其将载荷直接地或间接地施加至所述设备；所述 测试台的驱动装置，其用于至少部分测试期间旋转所述设备的输入轴；以 及模拟装置，其用于建立类似于风轮机的状态或条件(facility)。

通过在测试期间旋转所述设备的输入轴、并同时将载荷施加至输入轴， 可以模拟在风轮机正常运行期间以及极端情况下作用在所述设备上的载 荷，由此使得可以在相同正常载荷情况下对不同设备进行比较以及进行加 速寿命测试。这是有利的，其原因在于，由此可以对设备进行更有效的测 试，使得能够动态地调节载荷类型和大小，例如如果需要则调节为与现实 基本相同，或者如果需要则施加过载。

进一步地，有利的是，所述测试台进一步包括模拟装置，用于例如通 过使得风轮机部件能够在安装于其真实悬架结构中时被测试、使得所述设 备能够在与其风轮机内的正常操作角相对应的角度下被测试、使得所述设 备能够在温度、气压、湿度等的“仿真”环境中被测试、使得所述设备能 够在受到振动时被测试来建立类似于风轮机的状态或条件，或者用于针对 被测试的设备建立任何其它状态、情形或条件——所述状态、情形或条件 模拟或至少在一定程度上产生类似于风轮机的状态、情形或条件，因为通 过建立这些类似于风轮机的状态或条件，测试台能够进行更真实和/或有效 的测试。

需要强调的是，术语“轴”应该理解为任何类型的杆、棒、管、管子、 环、联结器、套管、套筒或其它能够传递旋转的装置。轴并不限于实心， 而是例如也能够是形成风轮机齿轮箱的行星架或齿圈或与之附接的中空环 或套管。

在本发明的一个方面，所述设备是诸如主轴承、齿轮箱和发电机的风 轮机传动系部件，以及其中所述发电机连接至公共电网或公共电网模拟装 置。

风轮机的传动系部件都包括旋转部分，并且它们几乎通常都设置在机 舱中，使得对之进行维修和更换是非常困难的与高成本的。进一步地，不 同传动系部件之间的集成、以及不同传动系部件和不同控制系统和软件之 间的集成是非常复杂的，并且当然是与风轮机的有效性相关的重要问题。 因此有利的是，特别是传动系部件在包括如下装置的测试台上测试：所述 装置用于旋转输入轴并将载荷施加至所述部件。

在本发明的一个方面，所述公共电网或公共电网模拟装置是所述测试 台的间接载荷施加装置。