[发明专利]一种风电机组传动链全工况测试模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及风电领域，特别涉及一种风电机组传动链全工况测试模拟装置。

背景技术

风电机组传动系统包括轮毂、主轴、轴承、齿轮箱、发电机等部件。风电机组传动链各部件承受着复杂的风载荷，表现为弯扭耦合作用以及间隙接触带来的冲击效应；传动链布置在高耸的塔架顶部，外部载荷作用下具有前后、侧向以及俯仰运动特征；风电机组往往在风沙、腐蚀、冰冻等苛刻环境下运行，而且风速风向具有随机不确定性。因此，风电机组传动链极易出现构件裂纹、磨损、点蚀等结构件失效故障，导致传动系统性能劣化、传动效率降低，严重条件下甚至引起整个传动链瘫痪。我国风电产业近年来发展十分迅速，然而在役的风电机组故障不断涌现，运行效率低、寿命短、故障率高、可靠性差等问题日益突出，尤其是近年来安装的3-5MW大容量风电机组频繁出现齿轮箱批量的现场更换事件，高昂的维护费用和停机损失对企业的生存发展带来巨大挑战，也给我国风电行业的健康发展带来强大冲击。

为了保证风电机组在服役周期内运行可靠，美国、丹麦、英国和德国等国家的相关研究机构都建有国家级风电机组测试平台，如丹麦Vestas公司建成的风电机组测试平台可用于V164-8.0MW风电机组测试。国外风电制造企业在产品安装前都会针对不同目的开展不同的试验测试，但是风电机组测试平台均为地面测试系统，很难准确模拟风电机组真实工况，尤其对于齿轮箱这类封闭部件内部结构件应力应变状态没有实现微观观测，无法了解结构件性能劣化的动态过程，因此结构件的疲劳破坏机理尚不明确。尽管我国风电产业发展迅猛，然而风电行业的发展主要是引进国外的设计经验和模式，基础实验测试技术远落后于产业发展。上海电气、东方电气、国电联合动力等建成的MW级风电机组测试平台仅供出厂性能测试，尚未开展传动链整机的疲劳寿命实验与评估及故障机理研究。因此，大型风电机组传动链测试系统已成为我国风电产业健康发展的技术瓶颈。

专利CN202599657提出一种实现并网测试和传动链性能测试装置，但没有涉及到全工况载荷下传动链的动态性能。现有的一些加载实验装置也没有考虑到扭矩、轴向和径向载荷的耦合作用及传动链基础平台运动与载荷的关联，无法掌握风电机组实际运行的应力应变、振动、噪声的动态历程，传动链的疲劳损伤及故障机理尚不明确。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够测试全工况载荷下传动链的动态性能的风电机组传动链全工况测试模拟装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种风电机组传动链全工况测试模拟装置，包括动力源系统、协调加载机构、传动链系统、发电机、基础平台运动机构、载荷与运动控制系统、无线检测装置、疲劳与故障诊断系统，传动链系统包括主轴、轴承、行星齿轮增速箱，动力源系统与主轴相连，主轴、行星齿轮增速箱、发电机依次连接，所述协调加载机构安装在主轴上，采集传动链承受的轴向和径向载荷信号并送入载荷与运动控制系统，所述轴承、行星齿轮增速箱、发电机固定在基础平台运动机构上，基础平台运动机构与载荷与运动控制系统相连，所述无线检测装置分别与传动链系统、疲劳与故障诊断系统相连，疲劳与故障诊断系统与载荷与运动控制系统相连。

上述风电机组传动链全工况测试模拟装置中，所述动力源系统包括变频器Ⅰ、原动机和减速箱，变频器Ⅰ、原动机和减速箱依次连接，减速箱与传动链系统的主轴连接。

上述风电机组传动链全工况测试模拟装置中，所述协调加载机构包括加载盘、液压加载机构Ⅰ和加载控制器，所述加载盘安装在主轴上，加载盘两端面和侧面均开有螺纹连接孔，液压加载机构Ⅰ布置在加载盘两端面及侧面，加载控制器与液压加载机构Ⅰ相连。

上述风电机组传动链全工况测试模拟装置中，所述传动链系统的轴承包括滚子轴承Ⅰ和滚子轴承Ⅱ，滚子轴承Ⅰ采用双排调心球面滚子轴承，滚子轴承Ⅱ采用短圆柱滚子轴承，所述行星齿轮增速箱采用多级行星齿轮传动系统。

上述风电机组传动链全工况测试模拟装置中，所述基础平台运动机构包括主基础板、液压加载机构Ⅱ及液压控制器，所述轴承、行星齿轮增速箱、发电机均固定在主基础板上，主基础板下方设有液压加载机构Ⅱ，液压加载机构Ⅱ采用六支腿的并联结构，每条支腿均由一个液压泵、液压缸组成，液压控制器分别与液压加载机构Ⅱ的六条支腿结构相连。