[发明专利]倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组动力学特性领域，特别涉及一种倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置。

背景技术

风力发电机组一般水平安装在塔筒上，在长叶片的重力和风载双重作用下，运转中的长叶片一般会产生较大的倾斜变形，一方面不利于叶片捕获风能，另一方面还有可能与风电机组的塔筒支撑结构发生碰撞事故。为了高效利用风能，提高风轮能量转化率，目前大多数风电机组在设计时将风电机组传动链倾斜一定角度安装在塔筒上。风电机组一般由叶轮、传动系统、发电机、机舱、偏航系统、冷却风机、控制系统、塔筒和基础组成，由多个零部件和复杂结构组成，设计寿命长、可靠性要求高，涉及机械、电气和磁场多个技术领域，往往在风沙、腐蚀、冰冻等苛刻环境下运行，加之风速风向随机不确定性，在内部结构激励和外部交变载荷等共同作用下，倾斜安装在塔筒上的风电机组各部件受力较水平安装情况要复杂得多，且在不同的风场中，由于塔筒类型和结构多样性，风电机组因塔筒所受的风载也很复杂，表现为典型的弯扭、电磁耦合作用以及间隙接触带来的冲击效应，机组极易出现构件裂纹、磨损、点蚀等结构件失效，激发电机振动过大、转子质量不平衡故障增多、减振垫动态特性变差、连接刚度不足、齿轮轮齿磨损加剧等多种故障。这些都将导致机组性能劣化、发电效率降低，严重条件下甚至导致整个发电机组瘫痪。

目前国内外对风电机组动力学特性和振动故障的研究以地面上水平安装的风电机组对象为主，而对模拟实际倾斜安装在塔筒上的风电机组研究较少，尤其是涉及安装角度和支撑刚度均可调的实验装置更少。因此，搭建一个能够有效模拟倾斜安装工况下风电机组模拟实验台，对安装角度和支撑刚度可调的风电机组动力学特性进行研究显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够对不同倾斜角度和机舱部分不同支撑刚度下风电机组的运行状态和动力学特性进行模拟的风电机组动力学特性模拟试验装置。

本发明解决上述问题的技术方案：一种倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置，包括驱动系统、模拟风轮系统、齿轮箱传动系统、发电机系统、负载水泵、水平固定工作平台和倾斜角度可调工作平台，驱动系统安装在水平固定工作平台上，驱动系统与模拟风轮系统相连，模拟风轮系统与齿轮箱传动系统相连，齿轮箱传动系统与发电机系统相连，发电机系统与负载水泵相连，驱动负载水泵工作，齿轮箱传动系统和发电机系统安装在倾斜角度可调工作平台上。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述倾斜角度可调工作平台包括上、中、下三层平台，齿轮箱传动系统和发电机系统安装在上层平台上，上层平台与中层平台之间通过多个弹性可调支撑结构连接，中层平台与下层平台之间设有倾斜角度可调装置。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述弹性可调支撑结构包括底座、弹簧和导向柱，底座用底座螺栓固定在中层平台上，弹簧的上端与上层平台固接，弹簧的下端固定在底座上，所述导向柱位于弹簧内，导向柱包括外六角螺栓和导向套筒，外六角螺栓的螺栓头位于上层平台上，外六角螺栓的螺柱穿过上层平台与所述底座螺纹连接，导向套筒套接在外六角螺栓的螺柱上。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述弹簧采用特性曲线为渐增型的圆锥弹簧。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述倾斜角度可调装置包括铰支座支撑结构和一个铰链支撑结构，铰支座支撑结构安装在下层平台的左端，铰支座支撑结构包括上、下两个固定的铰支座，铰链支撑结构安装在下层平台的右端，铰链支撑结构包括固定在中层平台上的上铰支座、固定在下层平台上的下铰支座和两铰支座中间的连接杆，连接杆包括上螺杆、下螺杆、调节螺母、上锁紧螺母和下锁紧螺母，上螺杆的上端固定在上铰支座上，上螺杆的中部与上锁紧螺母螺纹连接，上螺杆的下端与调节螺母的上部螺纹连接，调节螺母的下部与下螺杆的上端螺纹连接，下螺杆的中部与下锁紧螺母螺纹连接，下螺杆的下端固定在下铰支座上。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述上螺杆、下螺杆螺纹旋转方向相反。

上述倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置中，所述驱动系统包括变频器、驱动电动机，驱动电动机安装在水平固定工作平台上，变频器与驱动电动机连接，驱动电动机的输出轴通过联轴器I与模拟风轮系统连接。